Gasventil
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch vorgesteuertes Gasventil, insbesondere ein Membranventil, für Druckluft oder Druckgas, mit einem Gehäuse einem Vorsteuerventil und einem Hauptventil mit einer Membran, sowie einem Zulauf und einem Ablauf.
An Gasventile wird häufig die Forderung gestellt, im Einsatz langsam zu öffnen, jedoch schnell zu schliessen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Gasventil zu schaffen, das diese Forderung erfüllt.
Erfindungsgemäss wird dies bei dem oben genannten Gasventil dadurch erreicht, dass über der Membran auf ihrer dem Zulauf und dem Ablauf abgewandten Seite ein Druckraum vorgesehen ist, der wechselweise über ein Hilfsventil an den Zulauf und über das Vorsteuerventil an den Ablauf anschliessbar ist.
Die erfindungsgemässe Konstruktion gestattet es, den Druckraum an den Zulauf anzuschliessen, und mit dem Druckmedium zu füllen. Wird nun das Vorsteuerventil geöffnet, so kann das im Druckraum befindliche Druckmittel, bei zweckmässiger Anordnung einer Drossel, langsam durch die Drossel zum Ablauf hin abströmen, wodurch der Druck im Druckraum sinkt, so dass das Hauptventil durch den Zulaufdruck langsam geöffnet werden kann.
Zweckmässigerweise ist hierbei die Drossel verstellbar.
Das Hilfsventil, das z. B. ein elektromagnetisch betätigbares Zweiwegeventil sein kann, ist vorteilhafterweise bei geschlossenem Vorsteuerventil geöffnet und bei geöffnetem Vorsteuerventil geschlossen. Es ist konstruktiv von Vorteil, das Hilfsventil direkt im Gehäuse des erfindungsgemässen Gasventils anzuordnen.
Der Druckraum kann durch eine Bohrung mit dem Ablauf in Verbindung stehen, wobei in dieser Bohrung ein zum Ablauf schliessendes Rückschlagventil angeordnet sein kann, das z. B. bei Druckstössen oder Rückschlägen im Ablauf zum Druckraum hin öffnet, so dass der erhöhte Druck vor und hinter der Mem- bran auftritt und diese dadurch nicht beschädigt wird.
Um das Hilfsventil bei Rückschlägen zu schützen und um zu verhindern, dass bei geschlossenem Hauptventil Druckstösse im Ablauf auf den Zulauf übergreifen, ist zweckmässigerweise in der Verbindungsbohrung zwischen dem Hilfsventil und dem Druckraum ein zum Hilfsventil hin schliessendes Rückschlagventil vorgesehen.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Gasventils im Schnitt zeigt.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der das Gasventil mit Rückschlagventilen ausgerüstet ist.
Das Gasventil 10 nach Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse 12, in welchem ein Zulauf 14 und ein Ablauf 16 ausgebildet sind. Ein Hauptventilsitz 18, der mit einer an ihrem Aussenumfang im Gehäuse 12 gehalte nen Membran 20 zusammenwirkt, ist zwischen Zulauf und Ablauf angeordnet. Das aus Hauptventilsitz und Membran gebildete Hauptventil wird durch ein elektromagnetisch betätigtes Vorsteuerventil 22 gesteuert.
Das Vorsteuerventil 22 besitzt einen Ventilsitz 24, der mit einem Verschlusstück 32 zusammenwirkt, dessen Schaft 30 mit dem Anker 28 eines Elektromagneten 26 verbunden, z. B. verschraubt ist. Der Anker 28 ist verschiebbar im Gehäuse 12 angeordnet und wird durch eine Druckfeder 29 in Schliessrichtung des Vorsteuerventiles belastet.
Das Verschlusstück 32 ist im Innern einer Kappe 34 angeordnet, die mit dem Ventilkörper 36 des Vorsteuerventiles verbunden, z. B. verschraubt ist, wobei der Ventilkörper 36 durch eine Mittelöffnung der Membran 20 hindurchtritt und die letztere zwischen der Kappe 34 und dem Ventilkörper 36 eingespannt ist.
Der Ventilsitz 24 des Vorsteuerventiles geht in eine Bohrung 25 über, deren dem Ablauf 16 zugewandtes Ende erweitert und über einem Ansatz 38 des Gehäuses 12 angeordnet ist. Zwischen dem erweiterten Teil der Bohrung 25 und dem Ansatz 38 ist eine Dichtung 39 vorgesehen. Der Ansatz 38 hat eine zentrale Bohrung 40, die einen erweiterten Teil 41 besitzt, in welchem ein Stift 42, der eine Spitze 44 hat, verschiebbar angeordnet ist. Die Spitze 44 des Stiftes bildet mit der Bohrung 40 eine Drosselstelle.
Der Stift 42 ist z. B. in das Gehäuse 12 eingeschraubt und in seiner Achsrichtung verstellbar. Zwischen dem Kopf des Stiftes 42 und dem Gehäuse ist eine nicht näher bezeichnete Dichtung angeordnet. Der erweiterte Teil 41 der Bohrung 40 steht über wenigstens eine Querbohrung 43 mit dem Ablauf 16 in Verbindung. Die Drosselwirkung kann durch ein mehr oder weniger starkes Eindringen der Spitze 44 in die Bohrung 40 eingestellt werden.
Wie Fig. 1 zeigt, ist nun über der Membran 20, d. h. auf der dem Zulauf und dem Ablauf abgewandten Seite im Gehäuse 12 ein Druckraum 50 ausgebildet, der über eine Bohrung 60, ein Hilfsventil 54, das bei der dargestellten Ausführungsform ein elektromagnetisch betäligtes Zweiwegeventil ist, den Ventilsitz 56 des Hilfsventils und eine Bohrung 58 an den Zulauf 14 angeschlossen ist.
Das erfindungsgemässe Gasventil arbeitet folgendermassen:
Bei der in Fig. 1 gezeigten Stellung ist der Elektromagnet 26 ausgeschaltet, der Vorsteuerventilsitz 24 und der Hauptventilsitz 18 sind geschlossen, während der Ventilsitz 56 des Hilfsventils 54, das umgekehrt parallel zum Vorsteuerventil 22 geschaltet ist, geöffnet ist. Der Druckraum 50 steht daher über die Bohrungen 58 und 60 sowie über das geöffnete Hilfsventil 54 mit dem Zulauf in Verbindung, so dass sich im Druckraum 50 der volle Zulaufdruck aufbauen kann. Durch diesen wird, unterstützt durch die Feder 29, die Membran 20 auf ihren Ventilsitz 18 gepresst, da die vom Zulaufdruck im Druckraum 50 beaufschlagte Fläche grösser ist als diejenige der Membran 20, auf die der Zulaufdruck vom Zulauf 14 her einwirkt.
Wird nun der Elektromagnet 26 eingeschaltet, so wird der Anker 28 gegen die Kraft der Feder 29 angezogen und das Verschlusstück 32 vom Vorsteuerventilsitz 24 abgehoben, so dass letzterer geöffnet ist.
Gleichzeitig wird das Hilfsventil 54 geschlossen und damit die Verbindung zwischen Zulauf 14 und Druckraum 50 gesperrt. Das Druckmittel im Druckraum 50 kann nun über Bohrungen 52 in der Kappe 34, den Vorsteuerventilsitz 24, die Bohrungen 25 und 40 und die Querbohrungen 43 zum Ablauf 16 abströmen. Infolge der durch die Spitze 44 und die Bohrung 40 gebildeten Drosselstelle erfolgt diese Abströmung des Druckmittels aus dem Druckraum 50 langsam und sie kann durch entsprechende Verstellung des Stiftes 42 eingestellt werden.
Der Druck über der Membran 20 wird auf diese Weise allmählich abgebaut, so dass die Membran durch die vom Zufuhrdruck auf ihre Unterseite 21 ausgeübte Kraft entsprechend der Abnahme des Druckes im Druckraum 50 langsam vom Hauptventilsitz 18 abgehoben wird, so dass das Hauptventil allmählich bis zum vollen Durchfluss geöffnet wird.
Beim Umschalten des Elektromagneten 26 wird der Vorsteuerventilsitz 24 geschlossen. Gleichzeitig wird das Hilfsventil 54 geöffnet, und damit der Druckraum wieder an den Zulauf angeschlossen, so dass sich im Druckraum 50 wieder der volle Zufuhrdruck aufbauen kann. Da in den Bohrungen 58 und 60 keine Drosselstellen vorgesehen und ihre Durchmesser entsprechend gross gehalten sind, erfolgt der Druckaufbau im Druckraum 50 sehr rasch, so dass das Hauptventil durch den Druck im Druckraum 50 und unterstützt durch die Feder 29 schnell geschlossen wird. Bei der in Fig,2 dargestellten Ausführungsform ist der Druckraum 50 unter Umgehung des Hauptventiles über eine Bohrung 70 mit dem Ablauf 16 verbunden. In die Bohrung 70 ist ein zum Ablauf 16 hin schliessendes Rückschlagventil 72 eingebaut. Die Bohrung 70 und das Rückschlagventil 72 dienen als Rückschlagsicherung.
Treten z. B. hinter dem Ventil, d. h. im Ablauf 16 höhere Drücke, Druckwellen oder Druckstösse auf, so wird das Rückschlagventil 72 geöffnet und das Hauptventil, d. h. vor allem die Membran 20 wird gleichzeitig auf beiden Seiten von diesen Druckstössen belastet, so dass sich deren Wirkung auf die Membran aufhebt. Einerseits wird dadurch eine Beschädigung der Membran infolge solcher Druckstösse vermieden und anderseits z. B. ein unerwünschtes Öffnen des geschlossenen Hauptventiles verhindert.
Zweckmässigerweise ist ferner in die Bohrung 60 zwischen Hilfsventil 54 und Druckraum 50 ein weiteres zum Hilfsventil 54 hin schliessendes Rückschlagventil 74 eingebaut, durch das ein Übergreifen der beschriebenen Druckstösse auf das Hilfsventil und den Zulauf 14 unterbunden wird.