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PATENTANSPRÜCH E
1. Druckmediumbetätigte Ventilvorrichtung ( I ) mit einem Gehäuse (10), das einen zum Verbinden mit einer Druckmittelquelle bestimmten Eintrittsstutzen ( I I ), einen Austrittsstutzen (12) und einen vom durchströmten Ventilraum abgeschirmten Zylinder (2) aufweist, mit einem im Druckbereich des Eintrittsstutzens (11) angeordneten Verschlussteil (13), das mittels einer Stange (23) mit einem im Zylinder (2) verschiebbar angeordneten Kolben (24) verbunden ist, wobei der Kolben dem Zylinder (2) in einem beim Übergang von einer Arbeits- in eine Sicherheitsstellung sich vergrössernden ersten Kolbenraum (21) und einen beim Übergang von der Arbeits- in die Sicherheitsstellung sich verkleinernden zweiten Kolbenraum (22) unterteilt,
mit mindestens einer im Zylinder (2) angeordneten Feder (25), die den Kolben (24) mit der Stange (23) und dem Verschlussteil (13) in Richtung auf die Sicherheitsstellung belastet, mit zwei je ein Steuerventil (441,451) enthaltenden Entlastungsleitungen (44, 45), die an den beiden Kolbenräumen (21, 22) angeschlossen sind und zum Verbinden mit mindestens einer Druckmittelsenke bestimmt sind, mit einer ein Steuerventil (411)enthaltenden ersten Verbindungsleitung(41)zwischen dem Druckbereich des Eintrittsstutzens (11) und dem ersten Kolbenraum (21) und mit einer ein Steuerventil (421) enthaltenden zweiten Verbindungsleitung (42) zwischen dem Druckbereich des Eintrittsstutzens 1) und dem zweiten Kolbenraum (22), dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Verbindungsleitung (42) ein in Richtung zum zweiten Kolbenraum (22) durchströmbares Rückschlagventil (422) aufweist und dass eine dritte Verbindungsleitung (43) vorgesehen ist, die einen ersten Hohlraumabschnitt mit einem zweiten Hohlraumabschnitt verbindet, wobei der erste Hohlraumabschnitt sich über das Innere der ersten Verbindungs leitung (41), den ersten Kolbenraum (21) und das Innere der an diesem Raum angeschlossenen Entlastungsleitung (44) bis zum zylinderseitigen Ende des in dieser Entlastungsleitung befindlichen Steuerventils (441) erstreckt und der zweite Hohlraumabschnitt vom zylinderseitigen Ende des Rückschlagventils (422) in der zweiten Verbindungsleitung (42) über den zweiten Kolbenraum (22) bis zum zylinderseitigen Ende des Steuerventils (451) in der an den zweiten Kolbenraum (22) angeschlossenen Entlastungsleitung (45)
reicht.
2. Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass das Steuerventil (411) in in der ersten Verbin- dungsleitung (41) und das Steuerventil (441) in der am ersten Kolbenraum (21) angeschlossenen Entlastungsleitung (44) so zusammengeschaltet sind, dass, wenn das eine geschlossen ist, das andere offen ist, und umgekehrt, und dass das Steuerventil (421) in der zweiten Verbindungsleitung (42) mit dem Steuerventil (451) in der am zweiten Kolbenraum (22) angeschlossenen Entlastungsleitung (45) auch so zusammengeschaltet ist, dass das eine geschlossen ist, wenn das andere offen ist, und umgekehrt.
3. Ventilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einen Druckraumbereich - bestehend aus dem zweiten Hohlraumabschnitt, dem Inneren der dritten Verbindungsleitung (43) und einem den ersten Kolbenraum (21) nicht einschliessenden Teil des ersten Hohlraumabschnitts, welcher Teil beidseitig der Anschlussstelle der dritten Verbindungsleitung (43) durch je ein Abschlussorgan (421,411) begrenzt ist - eine Fremdmediumleitung (46) angeschlossen ist, die ein Abschlussorgan (50), vorzugsweise ein in Richtung zum Druckraumbereich durchströmbares Rückschlagventil, aufweist.
4. Ventilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Verbindungsleitung (43) mittels eines doppelt wirkenden Rückschlagventils an eine Fremdmediumleitung (46) angeschlossen ist, wobei das doppelt wirkende Rückschlagventil (3) entweder den ersten Hohlraumabschnitt oder die Fremdmediumleitung (46) mit dem zweiten Hohlraumabschnitt verbindet, und zwar abhängig vom Verhältnis des Druckes im ersten Hohlraumabschnitt zu dem in der Fremdmediumleitung (46).
5. Ventilvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlussteil (32) des doppelt wirkenden Rückschlagventils (3) in Richtung zum Abschliessen der Fremdmediumleitung (46) vorbelastet ist, z.B. durch eine Feder (33).
6. Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventile (411,421) in der ersten und der zweiten Verbindungsleitung (41 bzw. 42) zwischen dem Zylinder (2) einerseits und dem zugehörigen Anschluss der dritten Verbindungsleitung (43) an der ersten und der zweiten Verbindungsleitung andererseits angeordnet sind.
7. Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbindungsleitung (41) eine Drosselstelle (412) aufweist.
8. Ventilvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Verbindungsleitung (43) an eine Stelle des ersten Hohlraumabschnittes mündet, die zylinderseitig der Drosselstelle (412) liegt.
9. Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Verbindungsleitung (43) eine Drosselstelle (432) aufweist.
10. Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die am ersten Kolbenraum (21) angeschlossene Entlastungsleitung (44) eine Drosselstelle (442) aufweist.
Es ist eine solche Ventilvorrichtung bekannt, deren Verschlussteil durch Öffnen und Schliessen der Steuerventile in den Verbindungs- bzw. Entlastungsleitungen bewegbar ist, wobei die Schliess- und Öffnungszeit des Verschlussteils konstant sind und von den Auslegungsgrössen der Ventilvorrichtung, inbesondere von den Druckverhältnissen und von den Abmessungen, abhängen. Das bedeutet, dass eine Änderung der Schliess- und der Öffnungszeit nicht ohne weiteres möglich ist, was noch dadurch unterstützt wird, dass die Steuerventile meistens als einfache, ferngesteuerte Magnet- ventile ausgebildet sind, die zwar zuverlässig, robust und kostengünstig sind, jedoch nur die beiden Stellungen offen und geschlossen einnehmen können; eine einfache Verstellung des Öffnungsquerschnitts erlauben sie nicht.
In bezug auf den normalen Betrieb des Ventils ist dieser Sachverhalt aber befriedigend und gewährleistet im voraus berechenbare Betriebsverhältnisse.
Oft tritt aber der Fall auf, dass eine als Sicherheitsventil eingesetzte Ventilvorrichtung mit einer gewissen Häufigkeit, im Hinblick auf besondere Anforderungen an die Betriebssicherheit, auf ihre Funktionstüchtigkeit hin geprüft werden muss. Die häufige Betätigung solcher Ventilvorrichtungen zu Prüfzwecken unter den bei normalem Betrieb herrschenden Bedingungen beansprucht wegen des abrupten Schliessvorganges die Sitzflächen im Gehäuse sehr stark, so dass eine Vergrösserung der Gefahr von Undichtheiten und damit eine erhebliche Verkürzung der Lebensdauer der Ventilvorrichtung durch rasche Abnützung der Sitzflächen eintreten kann.
Dazu kommt eine verstärkte Beanspruchung der an der Ventilvorrichtung angeschlossenen Druckleitung durch die häufigen Druckstösse infolge des abrupten Schliessvorganges.
Um diese Erscheinungen zu vermeiden, wurde die Möglichkeit erwogen, beim Prüfen oder Testen der Ventilvorrich tung den Verschlussteil langsam in die Sicherheitsstellung zu bewegen. Die Ventilvorrichtung sollte also je nach Bedarf sowohl schnell als auch langsam in die Sicherheitsstellung gebracht werden können. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, mindestens ein zweites, zu dem bereits vorhandenen Steuerventil parallelgeschaltetes Steuer ventil in der Entlastungsleitung des zweiten Kolbenraumes und/oder in der ersten Verbindungsleitung vorzusehen, wobei das zusätzliche Steuerventil einen kleineren Durchströmquerschnitt als das schon vorhandene Steuerventil aufweist. Somit kann wahlweise das Steuerventil mit dem grösseren Durchströmquerschnitt für den Normalbetrieb und das Steuerventil mit dem kleineren Durchströmquerschnitt für die Funktionsprüfung betätigt werden.
Eine solche Lösung ist aber in der Praxis meistens nicht anwendbar, weil dort, wo die Sicherheitserfordernisse besonders hoch sind, aus Redundanzgründen die Steuerventile zweifach oder eventuell sogar mehrfach parallel und/oder in Serie geschaltet angeordnet werden. In solchen Fällen scheitert die Unterbringung eines zusätzlichen Steuerventils samt Steuerleitung am Platzmangel. Hinzu kommen - bedingt durch jedes zusätzliche Steuerventil - noch die Erhöhung des Störfallrisikos und die allgemeine Verkomplizierung der ganzen Ventilsteuerung. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine druckmediumbetätigte Ventilvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Verschlussteil auf einfache, sichere und kostengünstige Weise nach Bedarf mit zwei verschiedenen Geschwindigkeiten in die Sicherheitsstellung gebracht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die zweite Verbindungsleitung ein in Richtung zum zweiten Kolbenraum durchströmbares Rückschlagventil aufweist und dass eine dritte Verbindungsleitung vorgesehen ist, die eincn ersten Hohlraumabschnitt mit einem zweiten Hohl raumabschnitt verbindet, wobei der erste Hohlraumabschnitt sich über das Innere der ersten Verbindungsleitung,
den ersten Kolbenraum und das Innere der an diesem Raum angeschlossenen Entlastungsleitung bis zum zylinderseitigen Ende des in dieser Entlastungsleitung befindlichen Steuerventils erstreckt und der zweite Hohlraumabschnitt vom zylinderseitigen Ende des Rückschlagventils in der zweiten Verbindungsleitung über den zweiten Kolbenraum bis zum zylinderseitigen Ende des Steuerventils in der an den zweiten Kolbenraum angeschlossenen Entlastungsleitung reicht.
Hierdurch wird es möglich, im Normalbetrieb der Ventilvorrichtung deren Verschlussteil - wie bisher - mit der gewünschten hohen Geschwindigkeit, beim Prüf- oder Testbetrieb jedoch mit kleinerer Geschwindigkeit zu bewegen, so dass im letztgenannten Fall die Sitzflächen geschont werden.
Damit ist auch bei häufigem Testbetrieb die Gefahr von Undichtheiten der Ventilvorrichtung eliminiert und deren Lebensdauer erhöht. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass dies auf konstruktiv einfache Weise erreicht wird, weil keine zusätzlichen Steuerventile notwendig sind. Die dritte Verbindungsleitung kann zwischen der ersten und der zweiten Verbindungsleitung oder zwischen den beiden Entlastungsleitungen angebracht sein oder auch in einer die beiden Kolbenraume verbindenden Bohrung in Kolben bestehen, so dass für den Konstrukteur eine grosse Freiheit bei der Gestaltung der Ventilvorrichtung besteht. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass sich das Verhalten der Ventilvorrichtung beim Testbetrieb vorausberechnen lässt.
Die Zusammenschaltung der Steuerventile nach Anspruch 2 ist sowohl im Normal- wie im Testbetrieb anwendbar und erlaubt für beide Betriebsarten ein gleichzeitiges Betätigen von jeweils zwei Steuerventilen mit einer einzigen Steuerleitung. Zusätzlich reduziert die paarweise Zusammenschaltung der Steuerventile die Fehlermöglichkeiten beim Betätigen der Ventilvorrichtung.
Die Ausführungsform nach Anspruch 3 ermöglicht es, bei
Drucklosigkeit im Druckmediumsystem, das Verschlussteil der Ventilvorrichtung mit Hilfe von Fremdmedium in die Arbeitsstellung zu bewegen. Eine besonders einfache, sichere und kostengünstige Zufuhr von Fremdmedium lässt sich nach dem Merkmal des Anspruchs 4 verwirklichen. während die Vorbelastung gemäss dem Anspruch 5 das Verhalten der
Fremdmediumzufuhr im drucklosen Zustand der Ventilvorrichtung eindeutig festlegt, so dass unerwünschte Stellungen des Verschlussteils des doppeltwirkenden Rückschlagventils vermieden werden.
Die Steuerventilanordnung nach Anspruch 6 sichert die
Kolbenräume gegen jegliche unerwünschte Beaufschlagung durch Druckmedien, womit eine besonders präzise Steue rung des Verschlussteils, auch während der Funktionsprüfung, möglich wird. Mit präziser Steuerung oder Steuerungsgenauigkeit ist die Grösse des Streubereichs gemeint, innerhalb dem die Schliess- und Öffnungszeiten variieren können.
Die Einhaltung von sehr kleinen Streubereichen ist deswegen sehr wichtig, weil aus eventuellen Abweichungen von der normalen Schliesszeit wichtige Schlüsse über die Rei- bungs- und Dichtheitsverhältnisse innerhalb der Ventilvorrichtung gezogen werden können.
Die Steuerungsgenauigkeit wird durch das Merkmal nach Anspruch 7 nochmals erhöht, indem die Drosselstelle in der ersten Verbindungsleitung eine bessere Vorausberechnung und Eichung der hindurchfliessenden Druckmediummenge erlaubt.
Durch die Anordnung gemäss Anspruch 8 wird der Druckmediumfluss im Testbetrieb unabhängig von dem für den Normalbetrieb optimierten Druckmediumfluss durch die Drosselstelle in der ersten Verbindungsleitung gemacht.
Dank der Drosselstelle in der dritten Verbindungsleitung gemäss Anspruch 9 kann der für den Testbetrieb nötige Druckmediumfluss sehr genau vorausberechnet und geeicht werden, so dass die nötige Zeit zum Übergang in die Sicherheitsstellung des Verschlussteils im Prüfbetrieb mit sehr hoher Genauigkeit im voraus bestimmt werden kann.
Durch das Merkmal des Anspruchs 10 wird der aus dem ersten Kolbenraum austretende Druckmedium fluss beim Übergang des Verschlussteils in die Arbeitsstellung rechnerisch besser erfassbar, und die Eichbarkeit des in der Entlastungsleitung fliessenden Mediumstromes wird gesteigert.
Damit wird das Verhalten des Verschlussteils während des Übergangs in die Arbeitsstellung - sowohl im Prüf- wie im Normalbtrieb - besser beherrschbar. Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich noch dadurch, dass bei der Wahl einer genügend starken Drosselung es möglich wird, das Verschlussteil durch ständige Zufuhr von Druckmittel in der Sicherheitsstellung zu halten, selbst im Falle eines Versagens oder eines Abreissens des Steuerventils in der betreffenden Entlastungsleitung.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen in schematischer Form:
Fig. 1 eine druckmediumbetätigte Ventilvorrichtung nach der Erfindung, im Schnitt,
Fig. 2a bis d vier gegenüber Fig. 1 vereinfachte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Ventilvorrichtung,
Fig. 3a bis d vier Ausführungsformen der erfindungsgemässen Ventilvorrichtung, bei denen die Arbeitsstellung gleich der Schliessstellung ist, und
Fig. 4 eine gegenüber Fig. 2a abgewandelte Ausführungsform.
Die in Fig. 1 gewählte Darstellung dient zur vereinfachten Erläuterung, denn bei der praktischen Ausführung der Ventilvorrichtung können alle Steuer- und Rückschlagventile sowie die Leitungen mit den Drosselstellen innerhalb der Kontur des Gehäuses enthalten sein.
Nach Fig. 1 weist eine Ventilvorrichtung 1 ein Gehäuse 10 und einen Deckel 20 auf, der mittels nicht gezeichneter Schrauben am Gehäuse 10 dicht befestigt ist. Druckmedium aus einer nicht gezeigten Druckmittelquelle strömt über einen Eintrittsstutzen 11 des Gehäuses 10 diesem zu und verlässt die Ventilvorrichtung über einen Austrittsstutzen 12.
Ein Verschlussteil 13 ist bewegbar im Druckbereich des Eintrittsstutzens 11 angeordnet und weist auf der dem Austrittsstutzen 12 zugewandten Seite eine konisch ausgebildete Dichtfläche 14 auf, die beim Schliessen des Verschlussteils 13 auf einen Dichtsitz 15 im Gehäuse 10 zu liegen kommt. Auf der dem Austrittsstutzen 12 abgewandten Seite des Verschlussteils 13 weist dieser einen Rücksitz 16 auf, der in der ganz offenen Stellung des Verschlussteils 13 an einer Anschlagfläche 17 im Gehäuse 10 dicht anliegt.
Das Gehäuse 10 weist einen Zylinder 2 auf, der sich gegen den Deckel 20 hin erstreckt und in dem ein Kolben 24 bewegbar angeordnet ist. Der Kolben 24 ist mittels einer Stange 23 mit dem Verschlussteil 13 fest verbunden und unterteilt den vom Zylinder 2 umschlossenen Raum in einen ersten Kolbenraum 21 und einen zweiten Kolbenraum 22.
Die Stange 23 durchstösst einen Zylinderboden 18, der den zweiten Kolbenraum vom Druckbereich des Eintrittsstut zens 11 1 II injederStellungdesVerschlussteils 13 trennt. Im Boden 18 sind nicht gezeichnete, die Stange 23 umgebende Dichtungsmittel vorgesehen.
Im ersten Kolbenraum list eine Schraubendruckfeder 25 vorgesehen, die sich zwischen dem Deckel 20 und dem Boden einer Bohrung 26 abstützt, die durch den Kolben 24 hindurch bis in die Stange 23 hineinreicht.
Der Druck im Druckbereich des Eintrittsstutzens 11 wird auf eine am Gehäuse 10 angeschlossene Verteilleitung40 übertragen. Die Verteilleitung 40 ist mittels einer ersten Verbindungsleitung 41 mit dem ersten Kolbenraum 21 und mittels einerzweiten Verbindungsleitung 42 mit dem zweiten Kolbenraum 22 verbunden. Die erste Verbindungsleitung 41 und die zweite Verbindungsleitung 42 sind über eine dritte Verbindungsleitung 43 miteinander verbunden, die aus zwei Abschnitten 43a und 43b besteht.
Über eine ein Magnetsteuerventil 441 enthaltende Entlastungsleitung 44 ist der erste Kolbenraum 21 mit einer Druckmittelsenke, hier der Atmosphäre, verbunden. Zwischen dem Steuerventil 441 und dem ersten Kolbenraum 21 weist die Entlastungsleitung 44 eine Drosselstelle 442 auf.
Der zweite Kolbenraum 22 ist über eine Entlastungsleitung 45 mit einer Druckmittelsenke, hier ebenfalls der Atmosphäre, verbunden. Die Entlastungsleitung 45 weist ein Magnetsteuerventil 451 auf.
Die erste Verbindungsleitung 41 enthält zwei parallelgeschaltete Magnetsteuerventile 411 und 413, die zwischen der Anschlussstelle des Abschnitts 43b und dem ersten Kolbenraum 21 liegen. Ausserdem enthält sie eine Drosselstelle 412, die zwischen Anschlussstelle an der Verteilleitung 40 und derjenigen des Abschnitts 43b angeordnet ist. Eine Drosselstelle 432 befindet sich auch im Abschnitt 43b.
Die zweite Verbindungsleitung 42 weist ein Magnetsteuerventil 421 auf, das zwischen dem zweiten Kolbenraum 22 und der Anschlussstelle des Abschnitts 43a liegt. Sie weist ferner ein in Richtung zum zweiten Kolbenraum 22 durchströmbares Rückschlagventil 422 auf, das sich zwischen den Anschlussstellen am Abschnitt 43a und an der Verteilleitung 40 befindet.
Zwischen den Abschnitten 43a und 43b der dritten Verbindungsleitung ist ein doppeltwirkendes Rückschlagventil 3 vorgesehen, das aus einem Gehäuse 31, einem Verschlussteller 32 und einer Feder 33 besteht. Das Gehäuse 31 ist über eine Bohrung 34 mit dem Abschnitt 43b verbunden, wogegen am anderen Ende dieses Gehäuses eine mit einer Fremdmediumleitung 46 verbundene Bohrung 35 vorgesehen ist. Das Gehäuse 31 enthält noch eine dritte Bohrung 36, die zwischen den beiden Bohrungen 34 und 35 angebracht ist und mit dem Abschnitt 43a verbunden ist. Die Feder 33 belastet den Verschlussteller 32 in Richtung auf die Bohrung 35.
Auf jeder der beiden Stirnseiten weist der Verschlussteller 32 eine Dichtfläche auf, die in der einen Extremstellung des Tellers mit einem Dichtsitz 37 an der Bohrung 34 und in der anderen Extremstellung mit einem Dichtsitz 38 an der Bohrung 35 zusammenwirken. Der im Gehäuse 31 zwischen zwei Extremstellungen bewegbare Verschlussteller 32 sperrt entweder die Bohrung 35 ab, wobei die Bohrungen 34 und 36 miteinander kommunizieren (gezeichnete Stellung in Fig. 1), oder er sperrt die Bohrung 34 ab, wobei die Bohrungen 35 und 36 miteinander kommunizieren.
Die Magnetsteuerventile 441,411 und 413 werden gleichzeitig durch eine einzige Steuerleitung 51 betätigt, wobei bei stromloser Leitung 51 das Magnetsteuerventil 441 geschlossen ist und die Magnetsteuerventile 411 und 413 offen sind. Die Magnetsteuerventile 451 und 421 werden ebenfalls durch eine einzige Steuerleitung 52 simultan betätigt, indem bei stromloser Leitung 52 das Magnetsteuerventil 451 offen bzw. das Magnetsteuerventil 421 geschlossen ist.
Die beschriebene Ventilvorrichtung funktioniert wie folgt: Bei offener Ventilvorrichtung strömt aus der Druckmittelquelle, z.B. einem Dampferzeuger, Druckmedium über den Eintrittsstutzen 11 in das Gehäuse 10 und verlässt dieses über den Austrittsstutzen 12. Im Normalbetrieb stehen die Magnetsteuerventile 441,411 und 413 über die Steuerleitung 51 unter Strom, so dass das Magnetsteuerventil 441 offen ist und die Magnetsteuerventile 411 und 413 geschlossen sind.
Die Steuerleitung 52 ist dagegen im Normalbetrieb stromlos, und somit sind das Magnetsteuerventil 451 offen und das Magnetsteuerventil 421 geschlossen. Der erste Kolbenraum 21 ist dabei über das offene Magnetsteuerventil 441, die Drosselstelle 442 und die Entlastungsleitung 44 mit der Atmosphäre verbunden, ebenso wie der zweite Kolbenraum 22 wegen des offenen Magnetsteuerventils 451 in der Entlastungsleitung 45. Infolgedessen wirkt keine Druckdifferenz auf den Kolben 24; die resultierende Kraft aus dem Produkt aus dem atmosphärischen Druck mal die unterschiedlichen
Kolbenoberflächen in den beiden Kolbenräumen 21 und 22 ist vernachlässigbar klein.
Demgegenüber ist die resultierende Kraft aus dem Produkt aus dem Mediumdruck mal die
Differenz der beiden Stirnflächen des Verschlussteils 13 gross genug, um den Verschlussteil gegen die Kraft der Schraubendruckfeder 25 in Offenstellung zu halten, wobei der Rücksitz 16 gegen die Anschlagfläche 17 dicht angepresst wird.
In der Verteilleitung 40, den Verbindungsleitungen 41 und 42 sowie den Abschnitten 43a und 43b herrscht bis zu den Magnetsteuerventilen 411, 413, und 421 hin annähernd der gleiche Mediumdruck wie im Eintrittsstutzen 11. Die Fremd mediumleitung46 ist drucklos, weil ein Ventil 50 in dieser Leitung die Zufuhr von Fremdmedium absperrt. Im doppelt wirkenden Rückschlagventil 3 wird deshalb der Verschlussteller 32 vom Druck des Mediums im Gehäuse 31 und von der Feder 33 dicht auf den Dichtsitz 38 gepresst.
Das Schliessen der Ventilvorrichtung 1 wird entweder vom Betriebspersonal oder automatisch durch einen Störfall in der Anlage ausgelöst, wobei der Strom in der Steuerleitung 51 abgeschaltet wird. Dadurch schliesst das Magnetsteuerventil 441, und die Magnetsteuerventile 1 und 413 öffnen. In einem Bruchteil von einer Sekunde, der vom Querschnitt der Drosselstelle 412 abhängig ist, strömt Druckmedium über die Leitungen 40 und 41 in den ersten Kolbenraum 21. Dadurch wird der Kolben 24 zusammen mit der Stange 23 und dem Verschlussteil 13 in die Schliess-, d.h. Sicherheitsstellung geschoben. Wird nun die Steuerleitung 51 wieder unter Strom gesetzt, so öffnet das Magnetsteuerventil 441, und es schliessen die Magnetsteuerventile 411 und 413, so dass der Druck im ersten Kolbenraum 21 auf Atmosphärendruck sinkt.
Gleichzeitig mit der Stromzufuhr zur Leitung 51 wird auch die Steuerleitung 52 unter Strom gesetzt, so dass das Magnetsteuerventil 451 schliesst und das Magnetsteuerventil 421 öffnet. Damit gelangt Druckmedium in den zweiten Kolbenraum 22, wodurch eine Bewegung des Verschlussteils 13 in Öffnungsrichtung eingeleitet wird. Nach Erreichen der Offenstellung wird die Steuerleitung 52 wieder stromlos, so dass das Magnetsteuerventil 451 öffnet und das Magnetsteuerventil 421 schliesst. Damit sind die normalen Betriebsbedingungen wieder hergestellt. Durch die Drosselstelle 442 wird die je Sekunde aus dem ersten Kolbenraum 21 ausströmende Mediummenge begrenzt, um die Öffnungszeit des Verschlussteils 13 zu vergrössern und dadurch Druckstösse in den Druckleitungen der Anlage zu vermeiden.
Die Drosselstelle 442 hat ferner die wichtige Aufgabe, bei Ausfall und sogar totaler Zerstörung des Magnetsteuerventils 441, das Schliessen und Geschlossenhalten der Ventilvorrichtung 1 zu ermöglichen, indem sie eine Druckstauung im ersten Kolbenraum 21 unter ständiger Nachfüllung von Druckmedium über die dann geöffneten Magnetsteuerventile 411 und 413 gestattet. Die Funktionstüchtigkeit der Ventilvorrichtung 1 wird in zwei Schritten geprüft. In einem ersten Schritt wird die Steuerleitung 52 unter Strom gesetzt, womit das Magnetsteuerventil 451 geschlossen und das Magnetsteuerventil 421 geöffnet wird. In der Folge füllt sich der zweite Kolbenraum 22 mit Druckmedium, das ein Druckpolster bildet. In einem zweiten Schritt wird die Steuerleitung 51 stromlos gemacht, woraufhin das Magnetsteuerventil 441 schliesst und die Magnetsteuerventile 1 und 413 öffnen.
Der erste Kolbenraum 21 ist jetzt auch von Druckmedium beaufschlagt, und es herrscht in den Kolbenräumen 21 und 22 annähernd der gleiche Druck wie im Eintrittsstutzen 11. Die vom Druck her auf die beweglichen Teile wirkenden Kräfte sind somit weitgehend ausgeglichen, und allein die Kraft der Schraubendruckfeder 25 versucht, das Verschlussteil 13 in Schliessstellung zu bewegen. Dabei fliesst Druckmedium aus dem zweiten Kolbenraum 22 über die zweite Verbindungsleitung 42, den Abschnitt 43a der dritten Verbindungsleitung 43, das doppelt wirkende Rückschlagventil 3, die Drosselstelle 432 im Abschnitt 43b und die erste Verbindungsleitung 41 in den ersten Kolbenraum 21, wobei das Verschlussteil 13 langsam schliesst. Die Schliessgeschwindigkeit ist vor allem durch die von der Drosselstelle 432 durchgelassene Druckmittelmenge je Zeiteinheit bestimmt.
Ein Ausfliessen von Druckmedium aus dem zweiten Kolbenraum 22 in die Verteilleitung 40 wird durch das Rückschlagventil 422 verhindert. Bei inkompressiblen Druckmedien wird die nötige Zusatzmenge zum Füllen des ersten Kolbenraums 21 über die Leitungen 40 und 41 aus dem Druckbereich des Eintrittsstutzens 11 zugeführt.
Wesentlich beim Testbetrieb sind: erstens die Vorausbildung eines Druckpolsters im zweiten Kolbenraum 22, wodurch ein kontrolliertes Schliessen des Verschlussteils 13 wesentlich erleichtert wird, und zweitens die Festlegung der Durchflussmenge aus dem zweiten Kolbenraum 22 zum ersten Kolbenraum 21 mittels der einzigen Drosselstelle 432, wodurch die Schliesszeit des Verschlussteils 13 sehr genau festgelegt werden kann. Die Schliesszeit kann auf bekannte Weise gemessen werden, und eventuelle Abweichungen des Messwertes von einem Sollwert können wichtige Informationen in bezug auf etwaige Defekte in der Ventilvorrichtung 1 liefern, wie z.B. Undichtheiten, Verschmutzungen oder Deformationen.
Eine Berühungder Dichtfläche 14des Verschlussteils 13 mit dem Dichtsitz 15 kann während des Testbetriebes vermieden werden, indem kurz vor Erreichen der Schliessstellung - unter Berücksichtigung der Trägheit des beweglichen Systems - Strom in die Steuerleitung 51 eingespiesen wird.
Dadurch wird das Magnetsteuerventil 441 geöffnet und die Magnetsteuerventile 411 und 413 geschlossen. so dass der Druck im ersten Kolbenraum 21 auf Atmosphärendruck sinkt und das Verschlussteil 13 noch knapp vor einer Berührung des Dichtsitzes 15 seine Bewegungsrichtung umkehrt.
so dass das Verschlussteil 13 in Öffnungsrichtung bewegt wird. Dadurch werden frühzeitige Abnützungsschäden an den Dichtflächen vollständig vermieden. Zur völligen Wiederherstellung des Normalbetriebes wird nun die Stromzufuhr zur Steuerleitung 52 unterbrochen, wodurch das Magnetsteuerventil 451 öffnet und das Magnetsteuerventil 421 schliesst. Der Druck im zweiten Kolbenraum 22 gleicht sich dann ebenfalls dem Atmosphärendruck an.
Bei Drucklosigkeit im Druckbereich des Eintrittsstutzens 11 herrscht in allen übrigen Leitungen und Räumen der Ventilvorrichtung 1 ebenfalls Drucklosigkeit. Mittels der Schraubendruckfeder 25 wird dann das Verschlussteil 13 geschlossen gehalten, und durch die Feder 33 verharrt der Verschlussteller 32 des doppelt wirkenden Rückschlagventils 3 in seiner in Fig. 1 gezeichneten, normalen Stellung, in der die Fremdmediumleitung 46 abgesperrt ist. Die Ventilvorrichtung 1 kann dann nur durch Einführen von Fremdmedium über der Fremdmediumleitung 46 geöffnet werden. Zu diesem Zweck wird zuerst die Steuerleitung 52 unter Strom gesetzt, so dass das Magnetsteuerventil 451 schliesst und das Magnetsteuerventil 421 öffnet. Durch Öffnen des Ventils 50 wird die Fremdmediumleitung 46 an eine nicht gezeigte Fremdmediumquelle angeschlossen.
Der Fremdmediumdruck wirkt über die Bohrung 35 auf den Verschlussteller 32 und verschiebt diesen gegen die Wirkung der Feder 33 bis zum Dichtsitz 37 bei der Bohrung 34. Das Fremdmedium fliesst nun über die Bohrung 36, den Abschnitt 43a und die zweite Verbindungsleitung 42 in den zweiten Kolbenraum 22, wobei der Kolben 24 und damit das Verschlussteil 13 in die Offenstellung geschoben werden. Der Verschlussteller 32 und das Rückschlagventil 422 verhindern dabei ein Eindringen von Fremdmedium in den Abschnitt 43b und die Leitungen 41 und 40. Das Schliessen des Ventils 50 und/oder die Zufuhr von Druckmedium aus dem Eintrittsstutzen 11 mit einem höheren Druck als dem des Fremd mediums zusammen mit einem Unterbrechen der Stromzufuhr zur Steuerleitung 52 stellt den Normalbetrieb wieder her.
Es können auch mehr als eine Fremdmediumquelle wahlweise an die Fremdmediumleitung 46 oder über je eine eigene Fremdmediumleitung mit einem doppelt wirkenden Rückschlagventil an die dritte Verbindungsleitung angeschlossen werden.
Aus Sicherheitsgründen können verschiedene Redundanzen an der Ventilvorrichtung 1 vorgesehen werden. In der Ausführungsform nach Fig. 1 sind nur die parallelgeschalteten Magnetsteuerventile 1 und 413 als Beispiel einer solchen Redundanz vorhanden, weil dort die Sicherheitsanforderungen besonders gross sind. Je nach Bedarf und Raumverhältnissen können aber weitere Redundanzeri vorgesehen werden, z.B. auch zwei parallele Schraubendruckfedern 25.
Es ist ebenfalls möglich, in besonderen Fällen eine Drosselstelle auch in die Entlastungsleitung 45 des zweiten Kolbenraumes 22 einzubauen, um die Steuerungsgenauigkeit des Ventils noch zu verfeinern.
Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2a bis 2d ist die Erfindung in ihrer einfachsten Form verwirklicht, wobei wie in Fig. 1 - die Offenstellung des Verschlussteils 13 seine Arbeitsstellung ist. In allen vier Beispielen fehlt eine Fremdmediumzufuhr.
Die Ausführungsbeispiele nach Fig. 3a bis 3d entsprechen in ihrer Einfachheit denjenigen nach Fig. 2a bis 2d, jedoch sind sie geschlossen in ihrer Arbeitsstellung, und die Offenstellung ist ihre Sicherheitsstellung.
In den Fig. 2a bis 2d und 3a bis 3d befinden sich die Verschlussteile 13 in ihrerArbeitsstellung. Ihre Funktionsweise ergibt sich aus der Beschreibung zu Fig. 1. Lediglich die Beispiele nach Fig. 2b, 3c und 3d weisen eine Besonderheit auf indem sie in der Arbeitsstellung nur bleiben, wenn der zweite Kolbenraum 22 unter Druck ist. Das bedeutet - im Gegensatz zu den übrigen Beispielen -, dassjeweils in der Arbeitsstellung des Verschlussteils 13 in Fig. 2b, 3c und 3d das Magnetsteuerventil 451 geschlossen und das Magnetsteuerventil 421 offen sein müssen und dass beim Übergang in die Sicherheitsstellung das Magnetsteuerventil 451 geöffnet und das Magnetsteuerventil 421 geschlossen werden. Dafür müssen diese Magnetsteuerventile 451 und 421 bei der Funktionsprüfung nicht betätigt werden.
Die Beispiele nach Fig. 2a bis 2d und 3a bis 3d zeigen also die Vielfältigkeit der Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung, wenn eine druckmediumbetätigte Ventilvorrichtung mit zwei verschiedenen Öffnungs- oder Schliesszeiten betätigt werden soll.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 entspricht weitgehend dem Beispiel nach Fig. 2, wobei jedoch eine Fremdmediumleitung 46 vorgesehen ist, die über ein Rückschlagorgan 47 an die dritte Verbindungsleitung 43 angeschlossen ist. Das Rückschlagorgan 47 ist in Richtung auf die Leitung 43 durchströmbar. Ausserdem ist ein Rückschlagorgan 48 in der ersten Verbindungsleitung 41 vorgesehen, und zwar stromoberhalb der Anschlussstelle der dritten Verbindungsleitung 43. Das Rückschlagorgan ist in Richtung auf die eben genannte Anschlussstelle durchströmbar. Anstelle der Rückschlagorgane 47 und 48 können auch normale Abschlussorgane verwendet werden. In entsprechender Weise lassen sich auch die Ausführungsformen nach Fig. 2b bis 2d sowie Fig.
3a bis 3d mit einer Fremdmediumzufuhr versehen.
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PATENT CLAIM E
1. Pressure medium-actuated valve device (I) with a housing (10), which has an inlet connection (II) intended for connection to a pressure medium source, an outlet connection (12) and a cylinder (2) shielded from the flow through the valve chamber, with one in the pressure region of the inlet connection (11) arranged closure part (13), which is connected by means of a rod (23) to a piston (24) slidably arranged in the cylinder (2), the piston of the cylinder (2) in a transition from a working to a First piston chamber (21), which increases the safety position, and a second piston chamber (22), which decreases in the transition from the working position to the safety position,
with at least one spring (25) arranged in the cylinder (2), which loads the piston (24) with the rod (23) and the closure part (13) in the direction of the safety position, with two relief lines each containing a control valve (441, 451) 44, 45), which are connected to the two piston chambers (21, 22) and are intended for connection to at least one pressure medium sink, with a first connecting line (41) containing a control valve (411) between the pressure area of the inlet connector (11) and the first piston chamber (21) and with a second connecting line (42) containing a control valve (421) between the pressure region of the inlet connector 1) and the second piston chamber (22), characterized in that
that the second connecting line (42) has a check valve (422) through which the second piston chamber (22) can flow, and that a third connecting line (43) is provided which connects a first cavity section to a second cavity section, the first cavity section extending over the Interior of the first connecting line (41), the first piston chamber (21) and the interior of the relief line (44) connected to this chamber extends to the cylinder-side end of the control valve (441) located in this relief line and the second cavity section extends from the cylinder-side end of the check valve (422) in the second connecting line (42) via the second piston chamber (22) to the cylinder-side end of the control valve (451) in the relief line (45) connected to the second piston chamber (22)
enough.
2. Valve device according to claim 1, characterized in that the control valve (411) in the first connecting line (41) and the control valve (441) are connected together in the relief line (44) connected to the first piston chamber (21), that when one is closed, the other is open, and vice versa, and that the control valve (421) in the second connecting line (42) with the control valve (451) in the relief line (45) connected to the second piston chamber (22) also is interconnected so that one is closed when the other is open, and vice versa.
3. Valve device according to claim 1 or 2, characterized in that to a pressure chamber area - consisting of the second cavity section, the interior of the third connecting line (43) and a part of the first cavity section not including the first piston chamber (21), which part on both sides of the Connection point of the third connecting line (43) is each delimited by a terminating element (421, 411) - an external medium line (46) is connected, which has a terminating element (50), preferably a check valve through which the pressure chamber area can flow.
4. Valve device according to claim 1 or 2, characterized in that the third connecting line (43) is connected to a foreign medium line (46) by means of a double-acting check valve, the double-acting check valve (3) either the first cavity section or the foreign medium line (46 ) connects to the second cavity section, depending on the ratio of the pressure in the first cavity section to that in the foreign medium line (46).
5. Valve device according to claim 4, characterized in that the closure part (32) of the double-acting check valve (3) is preloaded in the direction for closing the foreign medium line (46), e.g. by a spring (33).
6. Valve device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the control valves (411, 421) in the first and the second connecting line (41 or 42) between the cylinder (2) on the one hand and the associated connection of the third connecting line (43) are arranged on the other hand on the first and the second connecting line.
7. Valve device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the first connecting line (41) has a throttle point (412).
8. Valve device according to claim 7, characterized in that the third connecting line (43) opens at a location of the first cavity section which is on the cylinder side of the throttle point (412).
9. Valve device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the third connecting line (43) has a throttle point (432).
10. Valve device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the relief line (44) connected to the first piston chamber (21) has a throttle point (442).
Such a valve device is known, the closure part of which can be moved in the connecting or relief lines by opening and closing the control valves, the closing and opening times of the closure part being constant and the design parameters of the valve device, in particular the pressure conditions and the dimensions , depend. This means that changing the closing and opening times is not possible without further ado, which is further supported by the fact that the control valves are mostly designed as simple, remote-controlled solenoid valves, which are reliable, robust and inexpensive, but only that can take both positions open and closed; they do not allow simple adjustment of the opening cross-section.
With regard to the normal operation of the valve, however, this is satisfactory and guarantees predictable operating conditions.
Often, however, the case arises that a valve device used as a safety valve has to be checked for its functionality with a certain frequency with regard to special requirements for operational safety. The frequent actuation of such valve devices for testing purposes under the conditions prevailing during normal operation places a great deal of stress on the seat surfaces in the housing due to the abrupt closing process, so that the risk of leaks can be increased and the life of the valve device considerably shortened due to rapid wear of the seat surfaces .
In addition, there is an increased stress on the pressure line connected to the valve device due to the frequent pressure surges as a result of the abrupt closing process.
In order to avoid these phenomena, the possibility was considered of slowly moving the closure part into the safety position when checking or testing the valve device. The valve device should therefore be able to be brought into the safety position both quickly and slowly as required. One way to achieve this is to provide at least one second control valve connected in parallel to the already existing control valve in the relief line of the second piston chamber and / or in the first connecting line, the additional control valve having a smaller flow cross-section than the already existing control valve . Thus, the control valve with the larger flow cross-section for normal operation and the control valve with the smaller flow cross-section can optionally be operated for the function test.
However, such a solution is usually not applicable in practice, because where the safety requirements are particularly high, the control valves are arranged in parallel and / or in series for two or even several times for redundancy reasons. In such cases, the accommodation of an additional control valve including the control line fails due to lack of space. In addition - due to each additional control valve - there is an increase in the risk of accidents and the general complication of the entire valve control. It is an object of the invention to provide a pressure medium-actuated valve device of the type mentioned at the beginning, the closure part of which can be brought into the safety position in a simple, safe and cost-effective manner at two different speeds as required.
This object is achieved according to the invention in that the second connecting line has a check valve which can flow through in the direction of the second piston chamber and in that a third connecting line is provided which connects a first cavity section with a second cavity section, the first cavity section extending over the interior of the first connecting line ,
extends the first piston chamber and the interior of the relief line connected to this chamber to the cylinder-side end of the control valve located in this relief line and the second cavity section from the cylinder-side end of the check valve in the second connecting line via the second piston chamber to the cylinder-side end of the control valve in the to discharge line connected to the second piston chamber is sufficient.
This makes it possible in normal operation of the valve device to move its closure part - as before - at the desired high speed, but in test or test mode at a lower speed, so that in the latter case the seat surfaces are protected.
This eliminates the risk of leaks in the valve device and increases its service life even in frequent test operation. It is particularly advantageous that this is achieved in a structurally simple manner because no additional control valves are necessary. The third connecting line can be attached between the first and the second connecting line or between the two relief lines or can also exist in a bore in the piston connecting the two piston spaces, so that the designer has great freedom in the design of the valve device. Another advantage is the fact that the behavior of the valve device during test operation can be calculated in advance.
The interconnection of the control valves according to claim 2 can be used both in normal and test mode and allows a simultaneous actuation of two control valves with a single control line for both operating modes. In addition, the pairing of the control valves reduces the possibility of errors when operating the valve device.
The embodiment according to claim 3 enables
Depressurization in the pressure medium system to move the closure part of the valve device into the working position with the help of foreign medium. A particularly simple, safe and inexpensive supply of foreign medium can be realized according to the feature of claim 4. while the preload according to claim 5, the behavior of
Foreign medium supply in the depressurized state of the valve device is clearly defined so that undesired positions of the closure part of the double-acting check valve are avoided.
The control valve assembly according to claim 6 secures the
Piston chambers against any undesired exposure to pressure media, which enables particularly precise control of the closure part, even during the functional test. By precise control or control accuracy is meant the size of the spreading area within which the closing and opening times can vary.
It is very important to adhere to very small scattering ranges because important deviations from the normal closing time can be drawn about the friction and tightness conditions within the valve device.
The control accuracy is further increased by the feature according to claim 7, in that the throttle point in the first connecting line allows a better pre-calculation and calibration of the quantity of pressure medium flowing through.
The arrangement according to claim 8 makes the pressure medium flow in test mode independent of the pressure medium flow optimized for normal operation through the throttle point in the first connecting line.
Thanks to the throttle point in the third connecting line, the pressure medium flow required for the test operation can be calculated very precisely in advance and verified, so that the time required for the transition to the safety position of the closure part in the test operation can be determined in advance with very high accuracy.
Due to the feature of claim 10, the pressure medium flowing out of the first piston chamber becomes more computationally detectable at the transition of the closure part into the working position, and the verifiability of the medium flow flowing in the relief line is increased.
This makes the behavior of the closure part easier to control during the transition to the working position - both in test and normal operation. An additional advantage arises from the fact that, if a throttling is chosen that is sufficiently strong, it becomes possible to keep the closure part in the safety position by the constant supply of pressure medium, even in the event of a failure or a tearing off of the control valve in the relevant relief line.
Some embodiments of the invention are explained in more detail in the following description with reference to the drawing.
They show in schematic form:
1 is a pressure medium operated valve device according to the invention, in section,
2a to d four compared to FIG. 1 simplified embodiments of the valve device according to the invention,
3a to d four embodiments of the valve device according to the invention, in which the working position is equal to the closed position, and
FIG. 4 shows an embodiment modified compared to FIG. 2a.
The illustration selected in FIG. 1 serves for a simplified explanation, because in the practical implementation of the valve device all control and check valves as well as the lines with the throttle points can be contained within the contour of the housing.
1, a valve device 1 has a housing 10 and a cover 20 which is fastened tightly to the housing 10 by means of screws, not shown. Pressure medium from a pressure medium source, not shown, flows through an inlet connection 11 of the housing 10 and leaves the valve device via an outlet connection 12.
A closure part 13 is movably arranged in the pressure area of the inlet connection 11 and has a conically shaped sealing surface 14 on the side facing the outlet connection 12, which comes to rest on a sealing seat 15 in the housing 10 when the closure part 13 is closed. On the side of the closure part 13 facing away from the outlet connection 12, the closure part 13 has a rear seat 16 which, in the completely open position of the closure part 13, lies tight against a stop surface 17 in the housing 10.
The housing 10 has a cylinder 2, which extends against the cover 20 and in which a piston 24 is movably arranged. The piston 24 is fixedly connected to the closure part 13 by means of a rod 23 and divides the space enclosed by the cylinder 2 into a first piston space 21 and a second piston space 22.
The rod 23 penetrates a cylinder base 18, which separates the second piston chamber from the pressure region of the inlet connector 11 1 II in each position of the closure part 13. In the bottom 18, not shown, the rod 23 surrounding sealing means are provided.
In the first piston chamber, a helical compression spring 25 is provided, which is supported between the cover 20 and the bottom of a bore 26 which extends through the piston 24 into the rod 23.
The pressure in the pressure area of the inlet connection 11 is transmitted to a distribution line 40 connected to the housing 10. The distribution line 40 is connected to the first piston chamber 21 by means of a first connecting line 41 and to the second piston chamber 22 by means of a second connecting line 42. The first connecting line 41 and the second connecting line 42 are connected to one another via a third connecting line 43, which consists of two sections 43a and 43b.
The first piston chamber 21 is connected to a pressure medium sink, here the atmosphere, via a relief line 44 containing a solenoid control valve 441. The relief line 44 has a throttle point 442 between the control valve 441 and the first piston chamber 21.
The second piston chamber 22 is connected via a relief line 45 to a pressure medium sink, here also the atmosphere. The relief line 45 has a solenoid control valve 451.
The first connecting line 41 contains two magnetic control valves 411 and 413 connected in parallel, which lie between the connection point of the section 43b and the first piston chamber 21. In addition, it contains a throttle point 412, which is arranged between the connection point on the distribution line 40 and that of the section 43b. A throttle point 432 is also located in section 43b.
The second connecting line 42 has a magnetic control valve 421, which lies between the second piston chamber 22 and the connection point of the section 43a. It also has a check valve 422 which can flow through in the direction of the second piston chamber 22 and is located between the connection points on the section 43 a and on the distribution line 40.
Between the sections 43a and 43b of the third connecting line, a double-acting check valve 3 is provided, which consists of a housing 31, a closure plate 32 and a spring 33. The housing 31 is connected to the section 43b via a bore 34, whereas a bore 35 connected to an external medium line 46 is provided at the other end of this housing. The housing 31 also contains a third bore 36, which is made between the two bores 34 and 35 and is connected to the section 43a. The spring 33 loads the locking plate 32 in the direction of the bore 35.
On each of the two end faces, the locking plate 32 has a sealing surface, which in one extreme position of the plate cooperate with a sealing seat 37 on the bore 34 and in the other extreme position with a sealing seat 38 on the bore 35. The locking plate 32, which can be moved in the housing 31 between two extreme positions, either shuts off the bore 35, the bores 34 and 36 communicating with one another (drawn position in FIG. 1), or it shuts off the bore 34, the bores 35 and 36 communicating with one another .
The solenoid control valves 441, 411 and 413 are actuated simultaneously by a single control line 51, the solenoid control valve 441 being closed when the line 51 is de-energized and the solenoid control valves 411 and 413 being open. The solenoid control valves 451 and 421 are likewise actuated simultaneously by a single control line 52, in that the solenoid control valve 451 is open and the solenoid control valve 421 is closed when the line 52 is de-energized.
The valve device described functions as follows: With the valve device open, flows from the pressure medium source, e.g. a steam generator, pressure medium via the inlet connection 11 into the housing 10 and leaves it via the outlet connection 12. In normal operation, the solenoid control valves 441, 411 and 413 are live via the control line 51, so that the solenoid control valve 441 is open and the solenoid control valves 411 and 413 are closed .
In contrast, the control line 52 is de-energized in normal operation, and thus the solenoid control valve 451 is open and the solenoid control valve 421 is closed. The first piston chamber 21 is connected to the atmosphere via the open solenoid control valve 441, the throttle point 442 and the relief line 44, as is the second piston chamber 22 due to the open solenoid control valve 451 in the relief line 45. As a result, no pressure difference acts on the piston 24; the resulting force from the product of atmospheric pressure times the different
Piston surfaces in the two piston chambers 21 and 22 are negligibly small.
In contrast, the resulting force from the product of the medium pressure is times that
Difference between the two end faces of the closure part 13 is large enough to hold the closure part in the open position against the force of the helical compression spring 25, the rear seat 16 being pressed tightly against the stop surface 17.
In the distribution line 40, the connecting lines 41 and 42 and the sections 43a and 43b up to the solenoid control valves 411, 413, and 421 there is approximately the same medium pressure as in the inlet connection 11. The foreign medium line 46 is depressurized because a valve 50 in this line shuts off the supply of foreign medium. In the double-acting check valve 3, the closure plate 32 is therefore pressed tightly against the sealing seat 38 by the pressure of the medium in the housing 31 and by the spring 33.
The closing of the valve device 1 is triggered either by the operating personnel or automatically by a fault in the system, the current in the control line 51 being switched off. This closes the solenoid control valve 441 and the solenoid control valves 1 and 413 open. In a fraction of a second, which depends on the cross-section of the throttle point 412, pressure medium flows via the lines 40 and 41 into the first piston chamber 21. As a result, the piston 24 together with the rod 23 and the closure part 13 are pushed into the closing, i.e. Safety position pushed. If the control line 51 is now energized again, the solenoid control valve 441 opens and the solenoid control valves 411 and 413 close, so that the pressure in the first piston chamber 21 drops to atmospheric pressure.
Simultaneously with the power supply to line 51, control line 52 is also energized, so that solenoid control valve 451 closes and solenoid control valve 421 opens. Pressure medium thus reaches the second piston chamber 22, whereby movement of the closure part 13 in the opening direction is initiated. After reaching the open position, the control line 52 is de-energized again, so that the solenoid control valve 451 opens and the solenoid control valve 421 closes. This restores the normal operating conditions. The throttling point 442 limits the amount of medium flowing out of the first piston chamber 21 per second in order to increase the opening time of the closure part 13 and thereby to avoid pressure surges in the pressure lines of the system.
The throttle point 442 also has the important task of enabling the valve device 1 to be closed and kept closed in the event of failure and even total destruction of the solenoid control valve 441, by pressure build-up in the first piston chamber 21 with constant refilling of pressure medium via the then opened solenoid control valves 411 and 413 allowed. The functionality of the valve device 1 is checked in two steps. In a first step, the control line 52 is energized, whereby the solenoid control valve 451 is closed and the solenoid control valve 421 is opened. As a result, the second piston chamber 22 fills with pressure medium, which forms a pressure cushion. In a second step, the control line 51 is de-energized, whereupon the solenoid control valve 441 closes and the solenoid control valves 1 and 413 open.
The first piston chamber 21 is now also acted upon by pressure medium, and there is approximately the same pressure in the piston chambers 21 and 22 as in the inlet port 11. The forces acting on the moving parts in terms of pressure are thus largely balanced, and only the force of the helical compression spring 25 tries to move the closure part 13 in the closed position. Pressure medium flows from the second piston chamber 22 via the second connecting line 42, the section 43a of the third connecting line 43, the double-acting check valve 3, the throttle point 432 in section 43b and the first connecting line 41 into the first piston chamber 21, the closure part 13 slowly closes. The closing speed is primarily determined by the amount of pressure medium let through by the throttle point 432 per unit of time.
A check valve 422 prevents pressure medium from flowing out of the second piston chamber 22 into the distribution line 40. In the case of incompressible pressure media, the necessary additional quantity for filling the first piston chamber 21 is supplied via the lines 40 and 41 from the pressure area of the inlet connector 11.
Essential to the test operation are: firstly, the pre-formation of a pressure cushion in the second piston chamber 22, which considerably facilitates a controlled closing of the closure part 13, and secondly, the determination of the flow rate from the second piston chamber 22 to the first piston chamber 21 by means of the single throttle point 432, thereby reducing the closing time of the closure part 13 can be set very precisely. The closing time can be measured in a known manner, and any deviations of the measured value from a desired value can provide important information with regard to any defects in the valve device 1, such as e.g. Leaks, dirt or deformation.
Contact of the sealing surface 14 of the closure part 13 with the sealing seat 15 can be avoided during the test operation by feeding current into the control line 51 shortly before reaching the closed position, taking into account the inertia of the movable system.
This opens the solenoid control valve 441 and closes the solenoid control valves 411 and 413. so that the pressure in the first piston chamber 21 drops to atmospheric pressure and the closure part 13 reverses its direction of movement just before touching the sealing seat 15.
so that the closure part 13 is moved in the opening direction. This completely prevents premature wear and tear on the sealing surfaces. To completely restore normal operation, the power supply to the control line 52 is now interrupted, as a result of which the solenoid control valve 451 opens and the solenoid control valve 421 closes. The pressure in the second piston chamber 22 then also adjusts to the atmospheric pressure.
If there is no pressure in the pressure area of the inlet connection 11, there is also no pressure in all other lines and spaces of the valve device 1. The closing part 13 is then kept closed by means of the helical compression spring 25, and the closing plate 32 of the double-acting check valve 3 remains in its normal position shown in FIG. 1, in which the foreign medium line 46 is shut off, by the spring 33. The valve device 1 can then only be opened by introducing foreign medium via the foreign medium line 46. For this purpose, the control line 52 is first energized, so that the solenoid control valve 451 closes and the solenoid control valve 421 opens. By opening the valve 50, the foreign medium line 46 is connected to a foreign medium source, not shown.
The foreign medium pressure acts on the closure plate 32 via the bore 35 and moves it against the action of the spring 33 to the sealing seat 37 at the bore 34. The foreign medium now flows via the bore 36, the section 43a and the second connecting line 42 into the second piston chamber 22, wherein the piston 24 and thus the closure part 13 are pushed into the open position. The closure plate 32 and the check valve 422 prevent penetration of foreign medium into the section 43b and the lines 41 and 40. The closing of the valve 50 and / or the supply of pressure medium from the inlet connection 11 together with a higher pressure than that of the foreign medium by interrupting the power supply to the control line 52, normal operation is restored.
It is also possible to connect more than one external medium source either to the external medium line 46 or via a separate external medium line with a double-acting check valve to the third connecting line.
For safety reasons, various redundancies can be provided on the valve device 1. In the embodiment according to FIG. 1, only the solenoid control valves 1 and 413 connected in parallel are present as an example of such a redundancy because the safety requirements are particularly high there. Depending on requirements and space conditions, additional redundancies can be provided, e.g. also two parallel helical compression springs 25.
It is also possible in special cases to also install a throttle point in the relief line 45 of the second piston chamber 22 in order to further refine the control accuracy of the valve.
In the exemplary embodiments according to FIGS. 2a to 2d, the invention is implemented in its simplest form, the open position of the closure part 13 being its working position, as in FIG. 1. A foreign medium supply is missing in all four examples.
The exemplary embodiments according to FIGS. 3a to 3d correspond in their simplicity to those according to FIGS. 2a to 2d, but they are closed in their working position and the open position is their safety position.
2a to 2d and 3a to 3d the locking parts 13 are in their working position. Their functioning results from the description of FIG. 1. Only the examples according to FIGS. 2b, 3c and 3d have a special feature in that they only remain in the working position when the second piston chamber 22 is under pressure. In contrast to the other examples, this means that in the working position of the closure part 13 in FIGS. 2b, 3c and 3d, the solenoid control valve 451 must be closed and the solenoid control valve 421 must be open, and that when changing over to the safety position, the solenoid control valve 451 must be open and that Solenoid control valve 421 are closed. For this purpose, these solenoid control valves 451 and 421 do not have to be actuated during the functional test.
The examples according to FIGS. 2a to 2d and 3a to 3d thus show the variety of possible uses of the invention when a pressure medium-actuated valve device is to be actuated with two different opening or closing times.
The embodiment according to FIG. 4 largely corresponds to the example according to FIG. 2, but a foreign medium line 46 is provided, which is connected to the third connecting line 43 via a check element 47. The check element 47 can be flowed through in the direction of the line 43. In addition, a non-return element 48 is provided in the first connecting line 41, namely upstream of the connection point of the third connecting line 43. The non-return element can be flowed through in the direction of the connection point just mentioned. Instead of the check elements 47 and 48, normal closing elements can also be used. The embodiments according to FIGS. 2b to 2d and FIG.
3a to 3d with a foreign medium supply.