Ventilanordnung Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanord nung zur Steuerung des Durchflusses von flüssigen oder gasförmigen Medien, insbesondere zur Druck steuerung bei Druckgasschaltern. Derartige Schalter sind zumeist so gebaut, dass bei ihnen in der Aus schaltstellung eine Schaltkammer, in der die Unter brechung des Strompfades erfolgt, unter Druckluft gesetzt wird und dass zum Zwecke des Einschaltens die Schaltkammer entlüftet wird. Dabei bewirkt die in die Schaltlöschkammer eingeführte Druckluft die Kontakttrennung der Schaltstücke und hält die Tren nung der Schaltstücke mit ihrem Verbleib in der Schaltkammer aufrecht.
Die Entlüftung der Schalt kammer führt dann unter Vermittlung zusätzlich ein gebrachter Druckfedern zum Kontaktschluss der Schaltstücke. Der Aufbau der Schalter im besonderen 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 Druckluftvorratsbehälter zuge ordnet sind. Für höhere Spannungen und grössere Leistungen finden dagegen pro Pol mehrere Stütz isolatoren Verwendung. Die letzteren tragen die er forderliche, in Reihe geschalteten Schaltkammern, wobei die zu einem Pol gehörenden Stützisolatoren auf einem oder auch auf mehreren Druckluftkesseln sitzen.
Dadurch, dass bei diesen Schaltern mehrere Stütz isolatoren einem Druckluftkessel zugeordnet sein kön nen, besteht die Gefahr, dass bei Schadhaftwerden eines Stützisolators oder einer Schaltkammer, oder bei Undichtwerden eines Druckluftkessels diejenigen Stützisolatoren bzw. Schaltkammern, die nicht vom Schaden betroffen sind, ebenfalls das Druckmedium verlieren. Das kann aber dazu führen, dass die Schalt strecken ungewollte Schaltungen vollziehen. Tritt z. B. an einem Stützisolator oder an einer Schaltkammer ein Schaden auf, so kann es im zugehörigen Druck luftkessel zu einer Druckabsenkung kommen, die sich auch auf die anderen Stützisolatoren und Schaltkam mern auswirkt.
Sind beispielsweise die Schaltstrecken ausgeschaltet, so können sie ungewollt bei einer be stimmten schadenbedingten Druckabsenkung schlie ssen.
Anderseits kann es vorkommen, dass bei einer Leckage an einem Kessel die ihm zugeordneten Schaltkammern oder die mit ihm in Verbindung ste henden anderen Kessel vom Verlust an Druckmedium ebenfalls betroffen werden. Erschwerend kommt hinzu, dass an den Schaltkammern ohnehin und stän dig ein gewisser Verlust an Druckmedium eintritt (Spaltluft), der durch Nachschleusung aus dem Kessel gedeckt werden muss. Ein direktes Absperren der Ein zelteile ist also nicht möglich. Auch ein Absperren durch ein Rückschlagventil bringt keine Abhilfe, da hiermit noch kein Sperrschutz für die Druckluftströ mung in beiden Richtungen gegeben ist. Man hat deshalb auch schon sogenannte Zusatzventile vor geschlagen, die z.
B. den Hauptsteuerventilen zwi schen Schaltkammer und Druckluftvorratsbehälter parallel liegen und die dem Druckausgleich und der Nachschleusung des Druckmediums, insbesondere der Druckluft, zu den Schaltkammern dienen sollen, so dass die Hauptsteuerventile nur kurzzeitig zu betäti gen sind.
Diese Zusatzventile, die auch der Verbindung zwi schen den Kesseln dienen können, sind druckabhän gig gesteuert, d. h. sie können nur für einen bestimm ten Druckbereich offengehalten werden. Der Nach teil 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 Kessel seite her geöffnet werden kann.
Abhilfe schafft hier erfindungsgemäss eine Ventil anordnung, bei der in kennzeichnender Weise das Medium nacheinander zwei Öffnungen eines Hohl körpers durchfliesst, zwischen denen ein oder zwei strömungsbetätigbare Ventilkörper liegen, die ab hängig von der Grösse und Richtung des Strömungs- bzw. Druckgefälles eine der beiden Öffnungen ver schliessen, sobald das Strömungs- bzw. Druckgefälle einen bestimmten, einstellbaren Wert überschreitet. Dabei bilden in besonders einfacher und zweckmässi ger Weise die Einzelteile eine zusammenhängende bauliche Einheit.
In bestimmten Fällen erweist es sich als zweck mässig, den Ventilkörper einseitig durch eine Druck feder zu belasten, wobei diese derart bemessen ist, dass die eine der beiden Öffnungen bei dem Druck gefälle Null geschlossen ist und sich bei einem ganz bestimmten von Null verschiedenen Wert des Druck gefälles 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 erfindungs gemässen Ventilanordnung schematisch wiedergege ben. 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 zylindri schen Gehäuse 1 untergebracht, das an seinen beiden Enden mittels nicht näher gekennzeichneter kreis scheibenförmiger Deckplatten abgeschlossen ist. Durch Deck- und Bodenplatten ist je ein mit Gewinde versehenes Rohrstück 6 bzw. 6a geführt. Diese Rohr stücke können mittels ebenfalls nicht näher gekenn zeichneter Muttern und Unterlegscheiben in bestimm ten Lagen innerhalb des zylindrischen Gehäuses fest gelegt werden. An ihren gehäuseinneren Enden be sitzen die Rohrstücke 6, 6a kreisringförmige Scheiben, deren Öffnungen 2, 2a einen Durchmesser aufweisen, welcher der lichten Weite der Rohrstücke 6, 6a ent spricht.
Ein im Mittelteil des zylindrischen Gehäuses 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 durch das eine Rohrstück zu und durch das andere Rohr stück ausströmenden Mediums kann dann die eine oder die andere der beiden Telleröffnungen 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 zentralen Öffnungen 2, 2a aufweisenden Teller einen Wert an nehmen, derart, dass der Ventilkörper auch in einer Lage verweilen kann, die beidie Öffnungen freigibt. Die Strömung des Druckmediums verläuft dabei durch Längsrillen oder Kanäle 7, die in die zylindri- sehen Aussenflächen des Ventilkörpers 3 eingelassen sind.
Das bewegungsmässige Ansprechen des Ventil körpers, wie auch der endgültige Verschluss einer der beiden Öffnungen kann durch entsprechende Bemes sung der Druckfedern 5, 5a oder durch mehr oder weniger starkes Hineindrehen der Zuführungsrohre 6, 6a in das zylindrische Gehäuse, d. h. durch Verklei nern der Abstände der Ventilsitze von den Rohr tellern, eingestellt werden.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Federn 5,<I>5a</I> so dimensioniert, dass, wenn kein Druck gefälle zwischen den Durchlassöffnungen 2, 2a vor handen ist, der Ventilkörper 3 eine Grundstellung einnimmt, die beide Öffnungen freigibt. Tritt jetzt auf der einen Seite, beispielsweise der des Rohrstückes 6, eine Druckabsenkung auf, so kann die Luft über die Rillen 7 am Ventilkörper von der Seite des Rohr stückes 6a zur Seite des Rohrstückes 6 nachströmen. Wird jedoch hierbei das Druckgefälle zwischen den Öffnungen 2a und 2 zu gross, so setzt der Ventil körper 3 mit seinem Sitz 4 auf den Rand des die zentrale Öffnung 2 aufweisenden Tellers auf und un terbricht die Luftströmung.
Die gleiche Wirkung tritt in umgekehrter Richtung ein, wenn die Druckabsen kung auf der anderen Seite auftreten würde.
Bei den in der Zeichnung dargestellten Rillen 7 für den Druckluftdurchlass kann es zweckmässig sein, diese schraubenlinienförmig mit einer Steigung aus zuführen, um beim Betätigen des Ventilkörpers die sem einen Drall zu erteilen. Auf diese Weise wird ein Verkanten des Ventilkörpers verhindert. Anstelle der Rillen können auch Bohrungen im Ventilkörper vor gcsehen werden, dies insbesondere dann, wenn jeder Durchlassöffnung ein getrennter Ventilkörper zuge ordnet ist. Letzteres kommt insbesondere dann in Betracht, wenn die Ventilkörper keine bauliche Ein heit 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 Drucksteuerungen ist es vorteil haft, die Grund- oder Ausgangsstellung der Ventil anordnung so vorzusehen, dass sie beim Druckgefälle Null stets eine Durchlassöffnung verschliesst. Das er weist sich schon deshalb als zweckmässig, weil es eine sehr exakte Justierarbeit erfordert, die Grundstellung so zu wählen, dass beide Durchlassöffnungen offen gehalten werden. Von Vorteil ist diese Anordnung z. B., wenn sie bei Druckluftschaltern zwischen Schalt kammern- und Kessel parallel zum Hauptschaltventil angeordnet wird.
Da hierbei immer der in der Schalt kammer 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 Druckluft aus dem Kessel zur Schaltkammer erfolgen kann. Der entsprechende Druck ist an der Ventilanordnung einstellbar. Die Ven tilanordnung öffnet sich also, wenn auf der Schalt kammerseite ein erforderlicher Mindestdruck vorhan den ist.
Geht der Druck infolge irgendeiner zu grossen Druckabsenkung auf der Schaltkammerseite verloren, dann wird die Druckdifferenz in der Ventilanordnung wieder zu gross, und der Ventilkörper verschliesst die vorher freigegebene Öffnung wieder. Hat sich da gegen 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 Strömungs richtung nur für einen bestimmten einstellbaren Be reich des Druckgefälles zwischen den beiden Durch lassöffnungen freigibt.
Kommt es dagegen allein auf die Steuerung des Druckausgleichs z. B. zwischen zwei Kesseln an, so wird zweckmässig allein eine Ventilanordnung zwi schen diesen beiden Kesseln geschaltet, die in beiden Richtungen druckabhängig die Ausgleichsströmung freigibt. Hier ist im allgemeinen eine Ventilanord nung zu verwenden, in deren Grundstellung beide öff- nungen freigegeben sind.
Erwähnt sei noch, dass die beschriebene Ventil anordnung bzw. das beschriebene Steuerungsorgan nicht allein auf die Steuerung des Druckausgleichs zwischen Druckluftbehältern anwendbar ist, sondern dass auch eine Anwendung in Form einer hydrauli schen Steuerungsvorrichtung möglich ist.
Valve arrangement The invention relates to a valve arrangement for controlling the flow of liquid or gaseous media, in particular for controlling the pressure in compressed gas switches. Such switches are usually built so that when they are in the off switching position, a switching chamber in which the interruption of the current path takes place is pressurized and that the switching chamber is vented for the purpose of switching on. The compressed air introduced into the switching quenching chamber causes the contact separation of the contact pieces and maintains the separation of the contact pieces while they remain in the switching chamber.
The venting of the switching chamber then leads, through the intermediation of a compression spring, to the contact closure of the contact pieces. The structure of the switches in particular depends on the required performance. For smaller voltages and powers, z. B. per pole a post insulator each with a switching chamber can be used, the post insulators are all assigned to a common compressed air reservoir. For higher voltages and greater powers, however, several support insulators are used per pole. The latter carry the necessary switching chambers connected in series, with the post insulators belonging to a pole sitting on one or more compressed air tanks.
Because several support insulators can be assigned to a compressed air tank with these switches, there is a risk that if a support insulator or a switching chamber becomes damaged, or if a compressed air tank leaks, those support insulators or switching chambers that are not affected by the damage will also be the pressure medium to lose. However, this can lead to the shifting sections performing unintended shifts. Occurs z. B. on a post insulator or on a switching chamber damage, it can come to a pressure drop in the associated pressure air tank, which also affects the other post insulators and Schaltkam numbers.
If, for example, the switching paths are switched off, they can unintentionally close in the event of a certain damage-related pressure drop.
On the other hand, in the event of a leak in a boiler, the switching chambers assigned to it or the other boilers connected to it may also be affected by the loss of pressure medium. To make matters worse, a certain loss of pressure medium occurs at the switching chambers anyway and constantly (gap air), which has to be covered by reloading from the boiler. A direct blocking of the individual parts is therefore not possible. Shutting off with a check valve does not provide any remedy either, as this does not yet provide any blocking protection for the compressed air flow in both directions. One has therefore already so-called additional valves before proposed, the z.
B. the main control valves between rule switching chamber and compressed air reservoir are parallel and the pressure equalization and the reloading of the pressure medium, in particular the compressed air, to the switching chambers, so that the main control valves are only briefly to actuate conditions.
These additional valves, which can also be used to connect between the boilers, are controlled depending on pressure, d. H. they can only be kept open for a certain pressure range. The disadvantage here, too, is that this control over a pressure range allows the passage to be opened only from one side of the valve, i.e. either from the switching chamber side or from the boiler side.
A remedy here according to the invention is provided by a valve arrangement in which the medium flows through two openings of a hollow body in a characterizing manner, between which one or two flow-actuated valve bodies are located, one of the two openings depending on the size and direction of the flow or pressure gradient close as soon as the flow or pressure gradient exceeds a certain, adjustable value. The individual parts form a cohesive structural unit in a particularly simple and practical manner.
In certain cases it proves to be useful to load the valve body on one side with a compression spring, which is dimensioned such that one of the two openings is closed at a pressure drop of zero and is at a specific value other than zero Pressure drop opens, while the other opening closes at a certain higher value of the pressure drop. In the drawing, a particularly simple and advantageous embodiment of the valve assembly according to the invention is schematically reproduced ben. Since this is only an embodiment, the invention as such is not limited to the embodiment.
The valve device is housed in a cylindri's housing 1, which is closed at both ends by means of unspecified circular disc-shaped cover plates. A threaded pipe section 6 or 6a is passed through the top and bottom plates. These pieces of pipe can be fixed by means of unspecified nuts and washers in certain th positions within the cylindrical housing. At their inner ends of the housing, the pipe sections 6, 6a sit annular discs, the openings 2, 2a have a diameter which corresponds to the inside diameter of the pipe sections 6, 6a ent.
A likewise cylindrical valve body 3, which is held in the middle part of the cylindrical housing 1 by the springs 5 and 5a, carries a fixed valve seat 4 and 4a on each side. Depending on the size and direction of the pressure gradient of a medium flowing through one pipe section to and through the other pipe section, one or the other of the two plate openings 2 and 2a can then be closed. The actuation or movement of the valve body 3 takes place automatically.
Given the appropriate dimensioning of the springs 5, 5a supported on the housing covers and on the valve body 3, as well as the screw-in depth of the plates having the central openings 2, 2a, the pressure gradient can assume a value such that the valve body can also be in can dwell in a position that exposes both the openings. The flow of the pressure medium runs through longitudinal grooves or channels 7 which are let into the cylindrical outer surfaces of the valve body 3.
The movement-related response of the valve body, as well as the final closure of one of the two openings can be determined by appropriate measurement of the compression springs 5, 5a or by more or less screwing the supply pipes 6, 6a into the cylindrical housing, d. H. by reducing the distances between the valve seats and the pipe plates.
In the embodiment shown, the springs 5, <I> 5a </I> are dimensioned so that when there is no pressure gradient between the passage openings 2, 2a, the valve body 3 assumes a basic position that releases both openings. If now occurs on one side, for example that of the pipe section 6, a pressure drop, the air can flow through the grooves 7 on the valve body from the side of the pipe piece 6a to the side of the pipe section 6. If, however, the pressure gradient between the openings 2a and 2 is too great, the valve body 3 is seated 4 on the edge of the plate having the central opening 2 and interrupts the air flow.
The same effect occurs in the opposite direction if the pressure drop would occur on the other side.
In the case of the grooves 7 shown in the drawing for the compressed air passage, it may be useful to feed them in a helical manner with a slope in order to give the sem a swirl when the valve body is actuated. In this way tilting of the valve body is prevented. Instead of the grooves, bores can also be provided in the valve body, in particular when a separate valve body is assigned to each passage opening. The latter comes into consideration in particular when the valve bodies do not form a structural unit. Another possibility is to provide the grooves 7 in the housing 1 instead of in the valve body 3. This may bring manufacturing advantages with it.
For certain pressure controls, it is advantageous to provide the basic or initial position of the valve arrangement in such a way that it always closes a passage opening when the pressure gradient is zero. It proves to be useful because it requires very precise adjustment work to select the basic position so that both passage openings are kept open. This arrangement is advantageous for. B. when it is arranged parallel to the main switching valve in compressed air switches between switching chambers and boiler.
Since the pressure present in the switching chamber is always the more important here, it is generally undesirable for pressure to be equalized from the switching chamber back into the boiler. The valve arrangement is here u. a. so used so that the direction from the switching chamber to the boiler is blocked, but that when there is sufficient pressure in the switching chamber, the z. B. is achieved by briefly opening the main switching valve, a reload of compressed air from the boiler to the switching chamber can be done. The corresponding pressure can be set on the valve arrangement. The valve assembly opens when there is a required minimum pressure on the switching chamber side.
If the pressure is lost as a result of any excessive pressure drop on the switching chamber side, then the pressure difference in the valve arrangement becomes too great again and the valve body closes the previously released opening again. If, on the other hand, the pressure is equal on both sides, the valve body assumes its basic position and in this case closes the other opening. In order to reliably avoid a reversal of the flow direction in this case, the valve arrangement can be set in such a way that it blocks the other opening, that is to say the opening on the boiler side, shortly before the pressure equality is reached.
There is a valve arrangement which constantly prevents one flow direction and which releases the other flow direction only for a certain adjustable loading range of the pressure gradient between the two passage openings.
If, on the other hand, it comes down to controlling the pressure compensation z. B. between two boilers, then only a valve arrangement between these two boilers is expedient switched, which releases the equalizing flow in both directions pressure-dependent. In general, a valve arrangement is to be used here in whose basic position both openings are released.
It should also be mentioned that the valve arrangement described or the control member described is not only applicable to the control of the pressure equalization between compressed air tanks, but that it can also be used in the form of a hydraulic control device.