Servobetätigtes Ventil Die vorliegende Erfindung betrifft ein servobetä- tigtes Ventil für gasförmige und flüssige Medien, mit einem durch das Medium und eine Feder betätigten Ventilkörper:
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper eine mit einer Eintrittsöffnung für das Medium verbundene Öffnung aufweist, und ein durch äussere Krafteinwirkung in zwei Endlagen ver schiebbares Vorsteuerglied vorgesehen ist, das in der einen Endlage die genannte Öffnung abschliesst und in der anderen Endlage freigibt, um durch das Medium den Ventilkörper zu beaufschlagen.
Die Zeichnung stellt beispielsweise einen Quer schnitt durch ein servobetätigtes Ventil dar.
Ein Ventilgehäuse 1 ist mit Anschlüssen 2, 3, 4 versehen, welche je in eine Kammer 5, 6, 7 münden, die im Innern des Ventilgehäuses 1 übereinander in einer Reihe vorgesehen sind. Die Kammern 5, 6, 7 können untereinander verbunden werden durch einen in denselben verschiebbaren Ventilkörper. Der Ventil körper besteht aus einem Ventilschaft 8, der in einer Bohrung 24 des Ventilgehäuses 1 mit Spiel geführt ist, sowie aus einem Ventilteller 9 und einem Ventil kopf 10. Der Ventilteller 9 und der Ventilkopf 10 sind je mit einer Ringdichtung 11 bzw. 12 versehen.
In einer Ringnut im Ventilkopf 10 ist eine Membrane 13 angeordnet, die mit ihrem äusseren Rand im Ven tilgehäuse 1 befestigt ist. Der Ventilkörper besitzt eine Bohrung 14, die einerseits über eine Querboh rung 15 mit der Kammer 5 und anderseits über eine Düse 16 mit einer weiteren im Ventilgehäuse 1 vor handenen Kammer 17 in Verbindung steht. Weitere Querbohrungen im Ventilkörper sind durch Gewinde stifte 34, 35 dichtend abgeschlossen. Nach unten dichtet ein Zapfen 36 ab.
Die Membrane 13 schliesst die beiden Kammern 7 und 17 voneinander ab. Eine Druckfeder 18 in der Kammer 5 versucht den Ventilkörper nach oben zu verschieben.
In die Kammer 17 erstreckt sich ein Magnetkern 19, der an seinen Stirnflächen je einen als Ventil schliessteil wirkenden Dichtungsstopfen 20, 21 auf weist. Der Dichtungsstopfen 20 ist der Düse 16 zu geordnet. Der Dichtungsstopfen 21 kann eine Düsen bohrung 22 abschliessen, die mit einer Bohrung 30 eines Anschlussstückes 31 in Verbindung steht. Das Anschlussstück 31 kann z. B. an die Abflussleitung 4 des Mediums angeschlossen werden.
Der Magnetkern 19 ist in einer Bohrung 23 eines oberhalb des Ventilgehäuses 1 angeordneten Elektro magneten mit Spiel geführt. Die Bohrung 23 steht in Verbindung mit der Kammer 17. Eine Druckfeder 25 versucht den Magnetkern 19 nach unten zu verschie ben.
Der Elektromagnet besteht aus einer Isolation 26, einer Magnetwicklung 27 und einer Abdeckhaube 28. Eine Ringdichtung 29 verhindert, dass Staub in den Magneten eindringen kann.
Die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben: Es wird angenommen, dass das beschriebene Ma gnetventil den Zu- und A.bfluss eines Mediums zu einer Einrichtung regeln soll. Dabei wird die Ein richtung selbst mit dem Anschluss 3 verbunden.
Einer seits wird durch den Anschluss 2 das Medium zu geführt und soll durch den Anschluss 3 in die Ein richtung weitergeleitet werden, und anderseits soll das Medium durch den Anschluss 3 in eine mit dem An schluss 4 verbundene Rückleitung zurückfliessen können.
In der Ruhestellung (nicht dargestellt) drückt die Feder 18 den Ventilkörper nach oben, bis die Ring dichtung 11 an der Kammerwand 32 anliegt und die Kammer 5 gegenüber der Kammer 6 abdichtet. Die Kammer 6 wird dabei mit der Kammer 7 verbunden, indem die Ringdichtung 12 sich von der Kammer wand 33 abhebt.
Die Druckfeder 25 drückt den Magnetkern 19 in seine Ruhelage, so dass die Düse 16 durch den Dich tungsstopfen 20 abgeschlossen wird. Die Düsenboh rung 22 ist dabei geöffnet.
Soll nun der Durchlass zur Einrichtung geöffnet werden, so setzt man die Magnetwicklung 27 unter Strom, wodurch der Magnetkern 19 sich entgegen der Wirkung der Feder 25 anhebt und die Düse 16 öff net. Das in der Kammer 5 vorhandene Medium strömt durch die Querbohrung 15 in die Bohrung 14 und durch die Düse 16 in die Kammer 17. Beim An heben des Magnetkernes wird die Düsenbohrung 22 durch den Dichtungsstopfen 21 verschlossen. In der Kammer 17 baut sich deshalb ein Druck auf, der sich auf den Ventilkopf 10 überträgt. Infolge der Diffe renz zwischen der Druckfläche des Ventilkopfes 10 und der Druckfläche des Ventiltellers 9 wirkt eine resultierende Kraft auf den Ventilkörper nach unten.
Da die Membrane 13 elastisch ist und deshalb eine Hubbewegung des Ventilkörpers zulässt, bewegt sich derselbe nach unten in die in Fig. 1 dargestellte Lage, bis die Ringdichtung 12 auf der Kammerwand 33 auf liegt. Es wird dadurch die Kammer 6 gegenüber der Kammer 7 abgedichtet. Die Ringdichtung 11 hebt sich von der Kammerwand 32 ab und gestattet dem Medium einen freien Durchgang von der Kammer 5 in die Kammer 6 bzw. in die Einrichtung.
Die dar gestellte Lage (Fig. 1) der Ventilteile bleibt so lange aufrechterhalten, als die Magnetwicklung unter Strom steht.
Wird der Strom unterbrochen, so drückt die Fe der 25 den Magnetkern 19 auf die Düse 16. Im glei chen Moment öffnet auch der Dichtungsstopfen 21 die Düsenbohrung 22, wodurch der Druck in der Kammer 17 fällt. Dadurch wird es möglich, dass die Druckfeder 18 den Ventilkörper nach oben drücken kann, wodurch die Ruhestellung aller Teile wieder hergestellt ist. Das Druckmedium kann nun aus der Einrichtung durch den Anschluss 3 in die Kammer 6 und von da in die Kammer 7 und durch den Anschluss 4 in einen Vorratsbehälter oder dergleichen zurück fliessen.
Das Ventil, wie es die Fig. 1 zeigt, arbeitet so, dass in der Ruhelage, das heisst in der Lage, in wel cher die Magnetwicklung 27 nicht erregt ist, die Zu flusskammer 5 gegenüber der Einrichtung verschlos sen ist. Die Einrichtung ist mit dem Abfluss verbun den und deshalb drucklos.
Soll nun der Fall eintreten, bei welchem eine Ein richtung im Normalzustand unter Druck steht, das heisst also, dass im Ruhezustand des Ventils die Zu flusskammer in Verbindung mit der Einrichtung sein soll, so sind nur wenige Änderungen am Ventil vor zunehmen. Dabei ist zu beachten, dass der Zufluss durch den Anschluss 4 und der Abfluss durch den An schluss 2 erfolgt. Die Querbohrung 15 ist zu ver schliessen und der Gewindestift 34 zu entfernen. Es ist auch möglich, das Ventil als Umsteuerventil zu benutzen, wobei dann mit dem Anschluss 3 die Zuleitung und mit den Anschlüssen 2 und 4 die bei den Ableitungen zu verbinden sind. Die Bohrungen 15 und 34 sind zu verschliessen und der Gewindestift 35 zu entfernen.
Es könnte aber auch das vorliegende Ventil, wie es die Fig. 1 zeigt, als einfaches Absperrventil ver wendet werden, wobei der Zufluss durch die Kammer 5 und der Abfluss durch die Kammer 6 erfolgt und der Anschluss 4 mittels eines Stopfens verschlossen wird.
Die Membrane wird vorzugsweise aus syntheti schem Gummi hergestellt. An Stelle der Membrane könnte z. B. der Ventilkopf 10 als Kolben ausgebilaet sein, wobei die Kammer 17 als Zylinder dienen würde.
Die Verstellung des Magnetkernes 19 bzw. der Dichtungsstopfen 20, 21 könnte auch von Hand er folgen, wobei der Elektromagnet wegfallen würde, oder zur Handumschaltung zusätzlich eingebaut sein. Es liesse sich ebenso ein durch Luft oder dergleichen Qesteuerter Kolben einbauen, der die Funktion des in der Fig. 1 dargestellten Magnetkernes übernehmen würde.
Das vorliegende Vertil erlaubt es, verschieden artige Medien zu steuern, so z. B. Flüssigkeiten und Gase.
Da der Hub des Ventilkörpers und der Betäti gungsteile nur sehr gering ist, besitzt die Einrichtung eine verhältnismässig kurze Schaltzeit, wodurch sich anderseits die Möglichkeit einer hohen Schalthäufig keit ergibt.
Ein weiterer Vortea liegt bei der dargestellten Ausführung darin, dass keine mit Reibung aufeinander gleitenden Teile vorhanden sind und deshalb der Ver schleiss der Ventilteile auf ein Minimum reduziert wird.
Die Staubabdichtung ermöglicht es, das Ventil unter schmutzigen Verhältnissen ohne Störung arbei ten zu lassen.
Die verschiedenartigen Schaltmöglichkeiten geben dem vorliegenden Ventil einen vielseitigen Anwen dungsbereich in den v ischiedensten Industriezwei gen, so z. B. auch in de-- chemischen Industrie, wenn die mit dem Medium in Berührung tretenden Teile aus rostfreiem Material hergestellt werden. Es könnte auch Kunststoff als Material verwendet werden.
Servo-operated valve The present invention relates to a servo-operated valve for gaseous and liquid media, with a valve body operated by the medium and a spring:
The invention is characterized in that the valve body has an opening connected to an inlet opening for the medium, and a pilot control element is provided which can be displaced in two end positions by the action of external forces and which closes the said opening in one end position and releases it in the other end position, to act on the valve body through the medium.
For example, the drawing shows a cross-section through a servo-operated valve.
A valve housing 1 is provided with connections 2, 3, 4 which each open into a chamber 5, 6, 7 which are provided in a row inside the valve housing 1 one above the other. The chambers 5, 6, 7 can be connected to one another by a valve body which can be displaced in the same. The valve body consists of a valve stem 8 which is guided in a bore 24 of the valve housing 1 with play, and a valve head 9 and a valve head 10. The valve head 9 and valve head 10 are each provided with an annular seal 11 and 12 respectively .
In an annular groove in the valve head 10, a membrane 13 is arranged, which is attached with its outer edge in the valve housing 1 Ven. The valve body has a bore 14 which on the one hand via a Querboh tion 15 with the chamber 5 and on the other hand via a nozzle 16 with another chamber 17 in the valve housing 1 is in connection. More cross bores in the valve body are threaded pins 34, 35 sealed. A pin 36 seals at the bottom.
The membrane 13 closes the two chambers 7 and 17 from one another. A compression spring 18 in the chamber 5 tries to move the valve body upwards.
A magnet core 19 extends into the chamber 17 and has a sealing plug 20, 21 acting as a valve closing part on its end faces. The sealing plug 20 is assigned to the nozzle 16. The sealing plug 21 can close a nozzle bore 22 which is in communication with a bore 30 of a connection piece 31. The connector 31 can, for. B. be connected to the drain line 4 of the medium.
The magnetic core 19 is guided in a bore 23 of an above the valve housing 1 arranged electric magnet with play. The bore 23 is in communication with the chamber 17. A compression spring 25 tries to move the magnetic core 19 downwards.
The electromagnet consists of an insulation 26, a magnet winding 27 and a cover 28. An annular seal 29 prevents dust from entering the magnet.
The mode of operation of the present invention is described below: It is assumed that the solenoid valve described is intended to regulate the inflow and outflow of a medium to a device. The device itself is connected to port 3.
On the one hand, the medium is fed through port 2 and is to be passed on through port 3 in the device, and on the other hand, the medium is to be able to flow back through port 3 into a return line connected to port 4.
In the rest position (not shown) the spring 18 pushes the valve body upwards until the ring seal 11 rests against the chamber wall 32 and seals the chamber 5 with respect to the chamber 6. The chamber 6 is connected to the chamber 7 in that the ring seal 12 is raised from the chamber wall 33.
The compression spring 25 pushes the magnetic core 19 into its rest position, so that the nozzle 16 is closed by the stopper 20 you. The Düsenboh tion 22 is open.
If the passage to the device is now to be opened, the magnet winding 27 is energized, whereby the magnet core 19 is raised against the action of the spring 25 and the nozzle 16 opens. The medium present in the chamber 5 flows through the transverse bore 15 into the bore 14 and through the nozzle 16 into the chamber 17. When the magnetic core is lifted, the nozzle bore 22 is closed by the sealing plug 21. A pressure therefore builds up in the chamber 17, which pressure is transferred to the valve head 10. As a result of the difference between the pressure surface of the valve head 10 and the pressure surface of the valve disk 9, a resulting force acts on the valve body downwards.
Since the membrane 13 is elastic and therefore allows a lifting movement of the valve body, the same moves downward into the position shown in FIG. 1 until the ring seal 12 rests on the chamber wall 33. The chamber 6 is thereby sealed off from the chamber 7. The ring seal 11 stands out from the chamber wall 32 and allows the medium a free passage from the chamber 5 into the chamber 6 or into the device.
The position posed (Fig. 1) of the valve parts is maintained as long as the magnet winding is energized.
If the current is interrupted, the spring 25 presses the magnetic core 19 onto the nozzle 16. In the same moment, the sealing plug 21 opens the nozzle bore 22, whereby the pressure in the chamber 17 falls. This makes it possible for the compression spring 18 to push the valve body upwards, as a result of which the rest position of all parts is restored. The pressure medium can now flow from the device through the connection 3 into the chamber 6 and from there into the chamber 7 and back through the connection 4 into a storage container or the like.
The valve, as shown in FIG. 1, works so that in the rest position, that is, in the position in which the magnet winding 27 is not energized, the flow chamber 5 is closed against the device. The facility is connected to the drain and is therefore pressureless.
If the case should now arise in which a device is under pressure in the normal state, that is to say that in the idle state of the valve the supply chamber should be in connection with the device, only a few changes to the valve are to be made. It should be noted that the inflow is through port 4 and the outflow through port 2. The transverse hole 15 is to be closed and the threaded pin 34 to be removed. It is also possible to use the valve as a reversing valve, in which case the supply line is to be connected to connection 3 and the connections 2 and 4 are to be connected to the discharge lines. The bores 15 and 34 must be closed and the threaded pin 35 removed.
However, the present valve, as shown in FIG. 1, could also be used as a simple shut-off valve, the inflow through the chamber 5 and the outflow through the chamber 6 and the connection 4 being closed by means of a plug.
The membrane is preferably made of synthetic rubber. Instead of the membrane z. B. the valve head 10 be designed as a piston, the chamber 17 would serve as a cylinder.
The adjustment of the magnetic core 19 or the sealing plug 20, 21 could also be done by hand, in which case the electromagnet would be omitted, or it could also be installed for manual switching. A piston controlled by air or the like could also be installed, which would take over the function of the magnetic core shown in FIG.
The present Vertil allows different types of media to be controlled, such. B. Liquids and gases.
Since the stroke of the valve body and the actuating parts is very small, the device has a relatively short switching time, which on the other hand results in the possibility of a high switching frequency.
Another advantage of the embodiment shown is that there are no parts sliding on each other with friction and therefore the wear on the valve parts is reduced to a minimum.
The dust seal enables the valve to work in dirty conditions without interference.
The various switching options give the present valve a versatile application area in the most diverse branches of industry, such. B. also in the chemical industry, when the parts that come into contact with the medium are made of rustproof material. Plastic could also be used as the material.