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Die Erfindung betrifft ein Schaltventil für Fluide, dessen Ausgang mit einem steuerbaren Verschluss versehen ist.
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Bei unterschiedlichen Anwendungen ist es wichtig, dass ein konstanter Druck, beispielsweise Pressluft, für Vorrichtungen und Verfahren zur Verfügung steht. Dieses gilt auch für den Startbereich, so dass ein einwandfreies Starten und Durchschalten nur bei einem bestimmten Betrag gewährleistet ist. Dafür können beispielsweise Ventile eingesetzt werden, bei denen die Druckluft auf eine federbelastete Membran oder Kolben wirkt und gleichzeitig eine Vorrichtung vorhanden ist, die den Durchflussquerschnitt kontinuierlich vergrößert. Dabei muss verhindert werden, dass das Ventil beim Anfahren eine unbeabsichtigte, nicht zu beherrschende plötzliche Öffnungsbewegung ausführt, die einen zu starken Anstieg des Druckes am Ausgang bewirkt.
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So ist aus der
DE 201 14 498 U1 eine Druckluftmembranpumpe mit Anfahrschutz bekannt geworden. Dabei wird druckseitig ein Ventil vorgesehen, das einen langsamen Druckanstieg in dem pneumatischen Arbeitsraum der Pumpe gewährleistet. Durch diese Maßnahme kann die Pumpe auch bei entleerten Pumpenkammern unmittelbar mit dem vollen Arbeitsdruck beaufschlagt werden. Ein solches Ventil schützt dabei die Membranen und andere nachgeschaltete Komponenten vor dem plötzlichen Druckanstieg.
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In gleicher Art und Weise ist es notwendig, dass beispielsweise bei einem Abfall des Eingangsdruckes unter einen Mindestbetriebsdruck eine Abschaltung des Eingangsdruckes ausgeführt wird. In einem solchen Fall muss gewährleistet sein, dass eine schnelle Abschaltung durchgeführt wird, weil der Ausgangsdruck nicht mehr den geforderten Ansprüchen entspricht.
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Es ist Aufgabe der Erfindung ein Schaltventil zu schaffen, das im Betrieb stets eine gleichmäßige Druckausbildung am Ventilausgang gewährleistet.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben dabei eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gedankens wieder.
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Damit am Ausgang eines Schaltventils stets ein in seiner Höhe gleichbleibender Druck eines Fluids vorhanden ist, wird das Schaltventil mit einer Anlaufschutzvorrichtung versehen. Eine derartige Anlaufschutzvorrichtung schaltet beispielsweise nach einem Druckabfall und auch bei einem wieder vorhandenen Eingangsdruck nicht wieder automatisch das Schaltventil durch. Vielmehr muss durch eine bewusste Reset-Funktion ein erneutes Starten des Schaltventils durchgeführt werden. Das Gleiche gilt auch für einen sich langsam reduzierenden Eingangsdruck, der eine bestimmte Schwelle unterschreitet und somit der Ausgangsdruck nicht mehr in der gewünschten Höhe zur Verfügung steht.
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Um eine solche Anlaufschutzvorrichtung zu realisieren ist es möglich, dieses durch elektrische Einrichtungen, aber auch mechanische Einrichtungen auszuführen.
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Bei einer elektrischen Ausführung kann die Anlaufschutzvorrichtung aus einer Kombination eines elektrischen Tasters mit einem mechanischen Ventil bestehen. Die Anlaufschutzvorrichtung geht nach ihrer Betätigung in eine Selbsthaltung über, wobei die Selbsthaltung jedoch von der Höhe des Eingangsdruckes abhängig ist. Fällt der Eingangsdruck unter einen bestimmten Betrag, so wird automatisch die Selbsthaltung aufgehoben. In gleicher Art und Weise kann auch die Anlaufschutzvorrichtung aus einer manuellen oder mechanischen Vorrichtung bestehen. Diese Vorrichtung kann beispielsweise aus einem 2/2-Wege-Taster bestehen, der nach der Betätigung in Selbsthaltung geht, wobei auch hier die Selbsthaltung von der Höhe des Betrages des Eingangsdruckes abhängig ist.
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Dieses bedeutet für die Praxis, dass nach einem Abfall des Eingangsdruckes unter einen vorbestimmten Betrag der Ausgangsdruck komplett abgeschaltet wird. Erst durch eine bewusste händische Ausführung, d. h. es muss eine Einschaltung der Anlaufschutzvorrichtung ausgeführt werden, ist es möglich, dass bei einem ausreichenden Eingangsdruck auch die gleiche Höhe als Ausgangsdruck zur Verfügung steht. Dieses schützt insbesondere empfindliche Membranpumpen oder andere empfindliche Einrichtungen, die zum Betrieb einen Arbeitdruck in einer bestimmten Höhe benötigen. Es ist somit kein automatischer Start nach Unterschreitung des Eingangsdruckes unter einen bestimmten Betrag möglich. Darüber hinaus kann eine Öffnungsverzögerung des Ventilausganges zum Schutz der zu betreibenden Anlagen vorhanden sein.
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Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungen näher erläutert.
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Es zeigt:
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1: Eine Schnittdarstellung durch ein Schaltventil;
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2: eine schematische Darstellung einer Anlaufschutzvorrichtung.
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In der 1 wird durch die Schnittdarstellung ein Schaltventil 1 wiedergegeben. Dabei ist an einem Eingang 25 ein Eingangsdruck P1 anliegend, der sich bei geschlossenem Sitz 3 über einen Kanal 2 bis in einen Aufsatz 19 fortsetzt. Mit dem Aufsatz 19 ist gemäß 2 über Druckleitungen oder Kanäle eine Anlaufschutzvorrichtung 20 wirkverbunden. Der Eingangsdruck P1 wird zu der Anlaufschutzvorrichtung 20 geleitet und wird nur durchgeschaltet, wenn beispielsweise über ein Steuermodul 21 ein Taster 24 betätigt wird. Der Taster 24 bewirkt, dass nach einer bewussten Betätigung des Tasters 24 der Druck P1 durchgeschaltet wird. Am Ausgang der Anlaufschutzvorrichtung 20 steht somit ein Druck PS als Steuerdruck für das Schaltventil 1 zur Verfügung. Dabei ist im Betrag der Eingangdruck P1 gleich dem Steuerdruck PS. Der Steuerdruck PS wird beispielsweise von dem Aufsatz 19 zu einem Steuerkanal 5 weitergeleitet. Am Ende des Steuerkanals 5 ist ein geschlossener Raum mit einem über eine Dichtung 7 abgedichteten Kolben 6 vorhanden. Der Druck PS steht somit auf der Kolbenfläche des Kolbens 6 und belastet den Kolben 6 mit dem Steuerdruck PS. Dadurch, dass innerhalb des Kolbens 6 eine Bohrung 15 vorhanden ist, gelangt der Steuerdruck PS durch die Bohrung 15 zu einem Taststift 9. Der Taststift 9 ist so konstruiert, dass in seinem Inneren ein Kanal 13 vorhanden ist, der vor einer Blende 11, die einen kleineren Durchgangsdurchmesser aufweist, endet. Durch diese Blende 11 steht der Ventilausgang 26 mit dem Steuerdruckraum oberhalb der Dichtung 7, pneumatisch verzögert, in Verbindung. Die Verwendung der Blende 11 dient somit zur Erzeugung eines Staudrucks mit einer gewollten Verzögerung. Gleichzeitig wird durch die Blende quasi eine Entlüftung des Staudruckraumes erfüllt, nämlich wenn der Eingangsdruck P1 unter einen Mindestbetriebsdruck abfällt. In einem solchen Falle erfolgt mittels des Taststifts 9 eine Zwangsschließung des Ausganges 26, der Ausgangsdruck P2 steht nicht mehr zur Verfügung.
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Um den gesamten Eingangsdruck P1 auch am Ausgang als P2 zur Verfügung zu haben, ist es notwendig, dass der Sitz 3 aus seiner geschlossenen Stellung herausgebracht wird. Dieses wird dadurch erreicht, dass endseitig an dem Taststift 9 eine Druckfläche 16 vorhanden ist, die sich nach der Druckbeaufschlagung des Kolbens 6 gegen eine Aufschlagfläche 17 des Verschlusses 18 legt. Dadurch, dass der Verschluss 18 mit dem Sitz 3 durch ein Federelement 4 druckbelastet ist, muss entsprechend der Steuerdruck so groß sein, dass die Federkraft des Federelementes 4 überwunden wird und es zu einer kompletten Öffnung des Sitzes 3 kommt. Der Steuerdruck PS, und damit die Selbsthaltung des Ventils in geöffneter Stellung, werden nun über die Blende 11 aufrechterhalten.
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Der Taststift 9 ist ebenfalls durch ein Federelement 8, das sich einerseits gegen einen Einsatz 10, der innerhalb des Schaltventils 1 über ein Gewinde 12 verschraubt ist und andererseits gegen den Kolben 6, abstützt. Dieses zeigt, dass bei einem starken Druckabfall an der Eingangsseite die Selbsthaltung über die Blende 11 deaktiviert bzw. aufgehoben, und automatisch der Taststift 9 wieder in seine Ruhelage mit dem Kolben 6 gebracht wird. Dieses bedeutet, dass automatisch der Verschluss 18 eine Sperrung des Ausgangs 26 gegenüber dem Eingang 25 vornimmt. Bei einem geringeren Druck P1 als dem Betriebsdruck wird somit aufgrund der Gestaltung der Anlaufschutzvorrichtung 20 keine Startung möglich sein.
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Das Steuermodul 21 hat darüber hinaus auch noch einen Stopptaster 23, der selbst bei korrektem Eingangsdruck P1 eine Schließung des Schaltventils 1 bewirken kann. Neben den bereits erwähnten Tastern 23, 24 ist auch noch ein Not-Aus-Taster 22 vorhanden.
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Wie die Darstellung des Ausführungsbeispiels deutlich macht, ist kein automatischer Start des Schaltventils 1 bei vorhandenem Eingangsdruck P1 möglich. Selbst bei einer Betätigung des Tasters 24 ohne eine Druckbeaufschlagung von P1 an dem Eingang 25 würde auch bei langsam ansteigendem Druck keine automatische Durchschaltung möglich sein.
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Derartige Ausbildungen von Schaltventilen können beispielsweise bei Pumpensteuerungen eingesetzt werden. Dafür sind vorzugsweise mehrere Bauelemente notwendig, die druckmäßig hintereinander geschaltet sind. Während ein Kugelhahn ein manuelles Abschalten der Druckluftversorgung und ein Entlüften der Arbeitsleitung ermöglicht, wird eine nachfolgende Einheit eines Filterreglers auch eine Einstellung des Arbeitsdruckes der Pumpe ermöglichen. Der Arbeitsdruck, und damit die Leistung der Pumpe, ist auf die zu befördernde Viskosität des Mediums durch diese Maßnahme anpassbar. Nachgeschaltet kann ein Drosselventil vorhanden sein, in dem die Volumenstromeinstellung der Pumpe vorgenommen wird. Dieses bedeutet, dass die Geschwindigkeit bzw. Leistung der Pumpe an die benötigte Menge des zu fördernden Mediums angepasst werden kann. Zusätzlich wird der maximale Volumenstrom begrenzt, um auch im Störungsfall die Pumpe nicht zu überlasten. Dem Drosselventil kann nachgeschaltet das erfindungsgemäße Schaltventil 1 mit der Anlaufschutzvorrichtung 20. Bei einer Störung der Druckluftversorgung, zum Beispiel bei einem Kompressorausfall, wird ein Wiederanlaufen der Pumpe bis zum erneuten händischen Einschalten über den Taster 24 verhindert. Nachgeschaltet kann noch ein Anfahrventil ausgebildet sein, welches einen sanften Anlauf der Pumpe bis zu einer Leistung von circa 50% beinhalten kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltventil
- 2
- Kanal
- 3
- Sitz
- 4
- Federelement
- 5
- Steuerkanal
- 6
- Kolben
- 9
- Taststift
- 10
- Einsatz
- 11
- Blende
- 12
- Gewinde
- 13
- Kanal
- 14
- Auslass
- 15
- Bohrung
- 16
- Druckfläche
- 17
- Aufschlagfläche
- 18
- Verschluss
- 19
- Aufsatz
- 20
- Anlaufschutzvorrichtung
- 21
- Steuermodul
- 22
- Not-Aus-Taster
- 23
- Stopp
- 24
- Anlauftaster
- 25
- Eingang
- 26
- Ausgang
- P1
- Eingangsdruck
- P2
- Ausgangsdruck
- PS
- Steuerdruck
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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