DE1068070B - - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für ein Ventil, im besonderen die Betätigungseinrichtung für verhältnismäßig große, hydrostatisch ausbalancierte Flüssigkeitssteuerventile.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung eignet sich hauptsächlich zur Anwendung an hydraulischen Hohlstrahl-Auslaßventilen, ist aber auf diese Ventilgattung nicht beschränkt.

Eine bekannte Ausführungsform dieser Ventilgattung arbeitet in der Schließrichtung oder in der Öffnungsrichtung mit Hilfe eines Kegelgetriebes. Um ein Übertragungsgetriebe von praktisch brauchbarer Größe zu erhalten, sind die bekannten Ventilformen so beschaffen, daß die auf das Ventilverschlußstück wirkende statische, hydraulische Kraft voll ausbalanciert wird, wobei die das Verschlußstück betätigende Kraft und die Betätigungsteile, gleichgültig, ob es sich um manuellen oder motorischen Antrieb handelt, groß genug sind, um nur die Reibung in den Ventilführungen und die übrigen Reibungskräfte sowie die auf das Verschlußstück wirkende hydrodynamische Kraft zu überwinden.

Um eine einigermaßen wirtschaftliche Größe der Ventilbetätigungsteile zu bekommen, sind Methoden zum öffnen des Ventils bekanntgeworden, bei denen die hydraulischen, auf das Ventilverschlußstück wirkenden Kräfte durch Öldruck ausgeglichen werden. Durch die Verwendung von Öl mit höherem Druck als dem hydraulischen Druck kann der Kolbenquerschnitt, auf welchen der Öldruck wirkt, erheblich verringert werden, was eine Verkleinerung der Größe des Gehäuses und damit eine erhebliche Verringerung der Herstellungskosten bedeutet.

Bei einer bekannten Ausführungsform der obenerwähnten Ventilgattung wird das Übertragungsgetriebe zur Sicherung des Verschlußstückes in der gewünschten Stellung verwendet; der Öldruck wird dazu benutzt, um das Verschlußstück entgegen der Wirkung der hydraulischen Kräfte zu bewegen. Durch öffnen eines Ventils in der Druckölzuleitung, die zu der von Öldruck beaufschlagbaren Seite des Verschlußstückbetätigungskolbens führt, wird das Verschlußstück in der Schließrichtung bewegt, bis es in der Mehrzahl der Fälle die Schließstellung erreicht. Dann wird die Getriebeübertragung in die der gewünschten Ventilöffnung entsprechende Stellung gebracht; anschließend wird das Ventil in der Druckölzuleitung geschlossen und ein Ventil in dem Ablaufrohr, das von der von Öldruck beaufschlagten Seite des Verschlußstückbetätigungskolbens abzweigt, geöffnet, um das öl abzulassen und um das Zurückgehen des Verschluß Stückes aus der geschlossenen Stellung in die durch das Getriebe bestimmte Stellung, also in die gewünschte Offenstellung, zu bewir-

Betätigungseinrichtung für ein Ventil

Anmelder:
Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. F. Weickmann
und Dr.-Ing. A. Weickmann, Patentanwälte,
München 2, Brunnstr. 8/9

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. April 1953

Edward Y. Soomil₁ Palo Alto, Calif. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

ken. Das Verschlußstück geht zurück, weil es vom Durchflußmedium zurückgeschoben wird, und zwar um ein Maß, das bestimmt ist durch den Öffnungsgrad des Ventils in dem Ölablaufrohr und das der durch das mechanische Getriebe gewählten Stellung entspricht.

Bei der beschriebenen Anordnung wird grundsätzlieh eine Betätigung in drei Schritten oder Stufen benötigt, was bei der Größe der in Frage stehenden Ventile häufig eine beträchtliche Zeitspanne sowie eine aufmerksame Beobachtung Schritt für Schritt oder- Stufe für Stufe durch die Bedienungsperson erfordert. Wenn es beispielsweise erwünscht ist, das Ventil aus der Stellung »100% offen« in die Stellung »90% offen« zu bringen, dann muß das Verschlußstück zuerst hydraulisch, d. h. durch Öldruck, in die Schließstellung übergeführt werden, hierauf muß die mechanische Übertragung in die gewünschte Stellung »90% offen« bewegt werden, und schließlich muß das Verschlußstück veranlaßt werden, seinerseits diese Offenstellung einzunehmen. Die für diese drei Vorgänge erforderliche Zeit hält sich in der Größenordnung von 45 Minuten.

Es ist auch bereits eine Betätigungseinrichtung für ein Ventil mit einem von Flüssigkeit durchströmten Gehäuse, einer in diesem Gehäuse befestigten, an einem Ende geschlossenen Büchse, einem in dieser Büchse verschiebbaren, mit dem Gehäuse in den Offenstellungen einen Ringraum einschließenden Ventilverschlußstück, welches zusammen mit der Büchse eine geschlossene Druckkammer von veränderlichem Volumen bildet, und einem in der Büchse in einem

909 640/244

Claims (1)

1. Führungszylinder flüssigkeitsdicht geführten Betätigungskolben mit einem Durchgangskanal, dessen eines Ende mit einer Zone niedrigeren Druckes, als er in der geschlossenen Kammer herrscht, kommuniziert und dessen anderes Ende dicht an einen Teil des Ventilverschlußstückes heranreicht, wobei das Ventilverschlußstück in Abhängigkeit von dem Druck in der Druckkammer und von dem Spalt zwischen dem erwähnten Durchgangskanal und dem gegenüberliegenden Teil des Ventilverschlußstückes bewegt wird, bekannt.

   Obwohl dort das Verschlußstück bereits aus einer Stellung in eine andere in einem einzigen Arbeitsschritt bewegt werden kann, was eine erhebliche Abkürzung der Betriebszeit bedeutet, wird bei dieser bekannten Ausführungsform der Druck der zu regelnden Flüssigkeit zur Steuerung des Ventilverschlußstückes benutzt. Hierdurch ergeben sich unwirtschaftliche Dimensionen des Ventils.

   Außerdem wirkt dort das Verschlußstückseitige Ende des Betätigungskolbens mit einem kegelartigen Ventilsitz zusammen, wodurch eine empfindsame Regelung nicht gegeben ist.

   Die Nachteile der bekannten Einrichtungen werden erfindungsgemäß dadurch behoben, daß die Druckkammer durch ein Steuermittel beaufschlagt wird, dessen Druck wesentlich höher ist als der Flüssigkeitsdruck in der Leitung, und daß das Verschluß stückseitige Ende des Betätigungskolbens als scharfkantiger Becher ausgebildet ist, der mit einem ebenen Flächenteil des Ventilverschlußstückes im Sinne einer Feinregelung des Druckes in der Druckkammer zusammenarbeitet.

   Der Gegenstand der Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung erläutert.

   Gemäß dieser Figur ist ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 1 zuflußseitig mit einem Teil 2 versehen, das als Ventilsitz 22 dient und sich gegen eine Einlaßöffnung 3 zu verjüngt. Die Zuleitung 4 ist an das Teil 2 flüssigkeitsdicht angeschlossen.

   Innerhalb des Gehäuses 1 und koaxial zu diesem befindet sich ein Ventilverschlußstückträger, bestehend aus einer Büchse 5 mit Boden 6 und zentralem Führungszylinder 7, welcher die Lager 8 für ein Kegelgetriebe 9 trägt.

   Die Büchse 5 wird durch Stege 10 innerhalb des Gehäuses und koaxial zu diesem gehalten.

   Die Stege haben stirnseitig scharfe Kanten, während der rückwärtige Teil U-förmig ist, so daß von der Außenseite des Gehäuses her Luft durch die-öffnungen 12 eintreten kann, wodurch gleichzeitig der zentrale Flüssigkeits- (Wasser-) Strom mit Luft versorgt wird. Die schädlichen Wirkungen der Hohlraumbildung sind so vermieden.

   Das Verschlußstück 13 ist mit einem ausladenden Rand 14 versehen und wird durch den hohlkolbenartigen Schaft 11 in der Büchse 5 längsverschiebbar geführt und auf beliebige Weise gegen Drehung gesichert.

   Ein Betätigungskolben 18 ist in dem Führungszylinder 7 verschiebbar angeordnet und mit dem Kegelrad 9 durch den Schraubantrieb 20 gekuppelt. Der Führungszylinder 7, die Kegelräder und der Betätigungskolben 18 sind im Verhältnis zu den übrigen Teilen in der Figur in größerem Maßstab gezeichnet. Der Durchmesser des Hohlstrahlauslaßventils ist beispielsweise zwölf Fuß im Bereich des Ventilsitzes 22, während der Betätigungskolben 18 weniger als einen Fuß Durchmesser hat. Das Kegelgetriebe ist daher von verhältnismäßig leichter Bauart.

   Das dem Verschluß stück zugewandte Stirnende des Betätigungskolbens 18 ist als Becher 23 ausgebildet.

   Zum Betätigen wird Drucköl verwendet, das durch eine Pumpe von einem Vorratsbehälter unter Druck durch das Ventil 17 und eine Leitung 24 in eine Kammer B gefördert wird. Von der Kammer B fließt das öl durch eine öffnung O in den Durchgangskanal E des Betätigungskolbens 18 und von hier über radiale öffnungen F in eine Entleerungskammer H, welche durch ein Ablauf rohr D über das Ventil 16 zum Vorratsbehälter zurück verbunden ist.

   Die öffnung O wird gebildet durch den kleinen axialen Abstand C zwischen der Stirnfläche des Betätigungskolbens 18 und einem Flächenteil /, das aus der Fläche 15 des Schaftes 11 vorsteht. Der Durchströmungsquerschnitt der öffnung O ist für einen gegebenen Durchmesser des Betätigungskolbens 18 eine Funktion des Abstandes C. Daher hängt bei einer konstanten, durch die Öffnung O gehenden ölmenge der Druck in der Kammer B von dem Abstand C ab.

   Eine wahlweise Anordnung besteht darin, mit konstantem Öldruck unter Regelung der Öffnung des Ventils 17 in der Leitung 24 zu arbeiten. In diesem Fall ist der Druck in der Kammer B für einen gegebenen Öffnungsgrad des Ventils 17 ebenfalls eine Funktion des Abstandes C.

   Die hydraulische Kraft des Durchflußmediums bewegt das Verschlußstück 13 gegen den Betätigungskolben 18. Dadurch wird der Abstand C verringert, so daß weniger öl durch den Durchgangskanal E abfließen kann. Als Folge hiervon steigt der Druck in der Kammer B gerade so hoch an, daß er der hydraulischen Kraft des Durchflußmediums gleich wird. Das Verschluß stück 13 bleibt dann in einem bestimmten Abstand von dem Betätigungskolben 18 stehen, als wäre es mechanisch mit diesem verbunden.

   Wenn das Verschluß stück 13 in die Schließstellung bewegt werden soll, wird der Betätigungskolben 18 durch das gezeigte Übertragungsgetriebe in Schließrichtung bewegt; das Getriebe kann dabei von Hand oder elektromotorisch betätigt werden. Durch die erwähnte Bewegung des Betätigungskolbens 18 verringert sich der Abstand C, wodurch ein Ansteigen des auf die Fläche 15 wirkenden Öldruckes in dem Maße eintritt, daß die statische Reibung und die dynamische, hydraulische Kraft, die der Bewegung des Verschluß Stückes 13 entgegenwirken, überwunden werden; das Verschluß stück 13 bewegt sich in der Schließ richtung, wobei sich der Abstand C von selbst auf eine Größe einstellt, bei welcher durch höheren oder geringeren Ablauf von Drucköl der Druck in der Kammer B jeweils dem Druck entspricht, der erforderlich ist, um die der Bewegung des Verschlußstücks 13 entgegenwirkenden Widerstandskräfte auszubalancieren.

   Nachdem die Bedienungsperson das Verschlußstück in die gewünschte Stellung gebracht hat, können die das Drucköl fördernde Pumpe stillgesetzt und das Ventil 17 geschlossen werden.

   Das Verschlußstück 13 setzt sich auf den Betätigungskolben 18 auf und ist in seiner Stellung festgelegt.

   Patentanspruch:

   Betätigungseinrichtung für ein Ventil mit einem von Flüssigkeit durchströmten Gehäuse, einer in diesem Gehäuse befestigten, an einem Ende geschlossenen Büchse, einem in dieser Büchse verschiebbaren, mit dem Gehäuse in den Offenstellungen einen Ringraum einschließenden Ventil-