DE1094105B - Fluessigkeit enthaltende Betaetigungsvorrichtung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeit enthaltende Betätigungsvorrichtung, beispielsweise zum öffnen und Schließen eines Ventils, die eine Arbeitskammer mit veränderlichem Volumen aufweist, die dem Druck der Betätigungsflüssigkeit ausgesetzt werden kann, wobei die Betätigungsflüssigkeit einer den ursprünglichen Zustand wiederherstellenden Kraft während des Arbeitshubes entgegenwirkt.

Es ist bereits bekannt, bei Flüssigkeitsübertragungseinrichtungen die Arbeitsflüssigkeit in Räume von veränderlichem Volumen hineinzupumpen bzw. aus diesen wieder herauszudrängen. Jedoch sind diese bekannten Einrichtungen insofern in ihrer Anwendung stark beschränkt, weil zur Führung und Bewegung der Flüssigkeit umfangreiche Rohrleitungssysteme und außer den Pumpen auch noch Antriebseinrichtungen der verschiedensten Art für die Pumpen vorhanden sein müssen. Obgleich auch Betätigungsvorrichtungen mit Flüssigkeiten bekannt sind, die ohne direkte Pumpeinrichtung arbeiten, in der beispielsweise Druckdifferenzen zur Steuerung eines Druckmittelsystems verwendet werden, welche seinerseits einen Flüssigkeitskreis steuert, sind derartige bekannte Einrichtungen für viele Zwecke überhaupt nicht oder nur beschränkt anwendbar, weil die Anwendungsmöglichkeiten der bekannten Einrichtungen in den meisten Fällen durch die zahlreichen zugehörigen Teile und Aggregate in bestimmten, begrenzten Räumen, wie in Wohnungen, Schulen und Geschäftshäusern, nicht untergebracht werden können, oder der zu betätigende 3" Vorgang steht kostenmäßig in keinem Verhältnis zu den aufgewandten Mitteln. Außerdem ist die Genauigkeit bei den meisten bekannten Systemen für eine wirkliche Feinregelung bzw. Betätigung zu grob und die überaus umfangreiche Anlage zu anfällig gegen Störungen. Es ist bei mit Wasser als Betätigungsflüssigkeit versehenen Betätigungsvorrichtungen immer die Gefahr des Einfrierens gegeben, und bei allen öl enthaltenden Betätigungsvorrichtungen bewirken starke Temperaturänderungen eine starke Änderung der Viskosität, was sich wiederum nachteilig auf die Genauigkeit der Verstellung auswirkt.

Alle diese Nachteile der obenerwähnten bekannten Einrichtungen werden durch die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung restlos beseitigt, und darüber hinaus wird eine sehr genau arbeitende, kompakte, leicht und praktisch wartungsfrei arbeitende Vorrichtung geschaffen, was erfindungsgemäß dadurch geschieht, daß die Betätigungsflüssigkeit eine elektrisch leitende Flüssigkeit, beispielsweise ein flüssiges Metall ist, das in einem abgeschlossenen Behältersystem der Betätigungsvorrichtung enthalten ist und das System weder verlassen noch in dieses eintreten kann, ferner daß das Betätigungssystem einen Vorratsraum enthält, Flüssigkeit enthaltende
Betätigungsvorrichtung

Anmelder:

Minneapolis-Honeywell Regulator
Company, Minneapolis, Minn. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. K.-R. Eikenberg, Patentanwalt,
Hannover, Am Klagesmarkt 10/11

William L. Carlson und Frank M. Exner,

Minneapolis, Minn. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

der mit der Arbeitskammer über einen Kanal in Verbindung steht, der wenigstens teilweise den Strömungsweg einer an sich bekannten elektromagnetischen Pumpe bildet, durch den die Flüssigkeit während des Arbeitsvorganges der Pumpe von dem einen Raum in den anderen Raum übergeführt wird und bei Stillstand der Pumpe durch diesen zurückfließt.

Als flüssiges Metall kann beispielsweise Quecksilber, Natrium oder Natriumkaliumlegierungen, je nach Art der Anwendung, verwendet werden.

Durch die Verwendung einer elektromagnetischen Pumpe, die auch unter der Bezeichnung Faraday-Pumpe bekannt ist und einen verhältnismäßig hohen Druck erzeugen kann, kann das gesamte System außerordentlich kompakt und klein gehalten werden, und da weder Packungen noch Dichtungen und Lager vorhanden sind, arbeitet die erfindungsgemäße Einrichtung praktisch wartungsfrei. Die Stellgenauigkeit ist außerordentlich hoch.

Dabei wirkt es sich vorteilhaft aus, daß in einem Gehäuse ein Balg angeordnet ist, der mit diesem dicht verbunden ist, so daß der Raum zwischen dem Balg und dem Gehäuse die Arbeitskammer bildet, wogegen der Innenraum des Balges über die Einlaßseite eines Ventils und öffnungen vom Leitungsdruck beaufschlagt wird. Der Vorratsraum kann ebenfalls veränderliches Volumen besitzen und kann der Innenraum des Balges sein.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, ausführlich beschrieben.

Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung;

009 650/162

Fig. 2 ist ein Schnitt auf der Linie II-II der Fig. 1, und

Fig. 3 zeigt im Schnitt eine weitere Ausführungsform eines Vorratsraumes gemäß Fig. 1.

Die Zeichnungen zeigen ein Ventil 10 von herkömmlicher Konstruktion mit einem Einlaß 11 und einem Auslaß 12, die durch eine Schranke 13 getrennt sind, welche eine öffnung hat, die zugleich mit einem Ventilsitz 14 ausgebildet ist. Der Strom der Flüssigkeit vom Einlaß 11 durch den Ventilsitz 14 und den Auslaß 12 wird durch einen Ventilteller 15 gesteuert. Der Ventilteller 15 ist mit einem Schaft 16 verbunden und erstreckt sich in die Betätigungsvorrichtung 30. Das Ventil 10 enthält eine dritte öffnung bei 17 koaxial zum Schaft 16. Die öffnung 17 trägt an ihrem äußeren Ende Gewinde 18 und einen Flansch 20. Über dem Gewinde 18 und dicht am Flansch 20 befestigt ist ein Ring 21, der das Ventil 10 gegen den Boden der Betätigungsvorrichtung 30 abdichtet. Eine Zentrierscheibe22 schließt fast vollständig die öffnung 17, mit Ausnahme eines kleinen Loches 23, welches den Ventilschaft 16 zentriert. Oben auf dem Ventilschaft 16 ist ein Federteller 24 angebracht, der eine Druckfeder 25 zwischen sich und der Zentrierscheibe 22 einschließt.

Die Betätigungsvorrichtung 30 ist zylindrisch und ist mittels eines Metall-Sockelringes 31 mit Innengewinde 32 im Gewinde 18 des Ventilkörpers 10 befestigt. Der Ring 31 zentriert die Zentrierscheibe 22. Befestigt an dem Sockelring 31 ist ein Balg 34. Diese beiden Teile sind bei 35 in üblicher Weise, beispielsweise durch Schweißen, verbunden. Diese Anordnung bildet eine Kammer 36, die mit dem Einlaß 11 des Ventils 10 über den offenen Raum am Ventilschaft 16 in Verbindung steht.

Die Betätigungsvorrichtung 30 weist ferner einen zylindrischen Metallmantel 37 auf, der mit dem Sockelring 31 bei 38 beispielsweise durch Schweißen oder Löten verbunden ist. Der Mantel umschließt den Balg 34. In etwa halber Höhe des Mantels 37 ist innen eine Trennplatte 40 eingeschweißt. Die Platte 40, der zylindrische Mantel 37, der Sockelring 31 und der Balg 34 bilden eine abgeschlossene Kammer 41. Die Kammer 41 steht mit einer elektromagnetischen Pumpe 60 durch einen kleinen Kanal (nicht gezeigt) im Mantel 37 und durch einen Kanal 62 in Verbindung.

Der obere Teil der Betätigungsvorrichtung 30 wird durch einen weiteren Balg 43, der auf der Oberseite der Platte 40 bei 44 durch eine Schweiß- und Lötverbindung befestigt ist, gebildet. Der Balg 43 bildet mit der Platte 40 einen abgeschlossenen Vorratsraum 45 über der Platte40. Dieser Raum ist durch einen Kanal 46 (Fig. 2) mit einem Kanal 61 der elektromagnetischen Pumpe verbunden. Um den Balg 43 vor Beschädigung zu schützen, liegt er ebenfalls innerhalb des Mantels 37, wobei über dem Balg ein Deckel 47 mit dem Mantel 37 verbunden ist. Der zwischen Balg 43 und Mantel 37 vorhandene Raum steht über Löcher 48 mit der Atmosphäre in Verbindung.

Wenn ein leitendes, flüssiges Metall die Kammern 45 und 41 füllt und aus der Kammer 45 durch den Kanal 46 über die Pumpe 60 in die Kammer 41 gepumpt wird, dann wird der Balg 34 durch den Pumpendruck zusammengedrückt. Der Balg 43 seinerseits wird durch den atmosphärischen Druck zusammengedrückt. Durch das Zusammendrücken des Balges 34 wird der Federteller 24 nach unten gedrückt. Dabei wird die Feder 25 zusammengedrückt und der Ventilschaft 16 abwärts bewegt, so daß der Ventilteller 15 auf den Ventilsitz 14 trifft. Der umgekehrte Verlauf tritt ein, wenn die Pumpwirkung aufhört, indem man die Pumpe 60 abschaltet. Die Feder 25 drückt den Federteller 24 an die Platte 40, wodurch das flüssige Metall aus der Kammer 41 in die Kammer 45 strömt. Die Steuerung des Flüssigkeitsstromes durch das Ventil 10 erfolgt durch periodisches Ein- und Abschalten der Pumpe oder durch Änderung der Energieversorgung der Pumpe.

Die elektromagnetische Pumpe 60, die nicht Gegenstand der Erfindung ist, ist seitlich so an der Betätigungsvorrichtung 30 befestigt, daß die Pumpelektrode 63, welche die Kanäle 61 und 62 enthält, zu den entsprechenden Kanälen in der Betätigungsvorrichtung 30 ausgerichtet liegt, von denen der Kanal 46 mit dem Kanal 61 und der nicht dargestellte kleine Kanal mit dem Kanal 62 in Verbindung steht. Dabei verläuft der Strom des Metalls aus der Arbeitskammer 41 des Antriebsteils durch den verbindenden Kanal 62, die Pumpe 60, den Kanal 61 und von dort in den Vorratsraum 45 der Betätigungsvorrichtung 30 zurück.

Die Pumpe 60 wird durch Stromzuführungen 90 und 91 gespeist. Der Strom für diese Pumpe wird einer Stromquelle 100 durch Leitungen 102 und 103 entnommen und wird durch einen in Serie geschalteten Schalter 101 gesteuert.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung der Betätigungsvorrichtung 30, welche dieselben Bestandteile unter der Trennplatte 40 wie in Fig. 1 enthält. Der Unterschied zwischen diesen beiden Vorrichtungen ist der Ersatz des Balges 43 durch einen vollständig abgeschlossenen Vorratsraum 150. In diesem Fall bildet das Deckelteil 151 einen vollständigen Verschluß gegenüber der Trennplatte 40, und das leitende flüssige Metall 152 füllt annähernd ein Viertel des Volumens des abgeschlossenen Raumes 150. Beim Betrieb strömt die Flüssigkeit 152 aus der Kammer 150 und. erzeugt ein schwaches Vakuum unter dem Deckelteil 151.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Eine Flüssigkeit enthaltende Betätigungsvorrichtung, beispielsweise zum öffnen und Schließen eines Ventils, die eine Arbeitskammer mit veränderlichem Volumen aufweist, die dem Druck der Betätigungsflüssigkeit ausgesetzt werden kann, wobei die Betätigungsflüssigkeit einer den ursprünglichen Zustand wiederherstellenden Kraft während des Arbeitshubes entgegenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsflüssigkeit eine elektrisch leitende Flüssigkeit, beispielsweise ein flüssiges Metall ist, das in einem abgeschlossenen Behältersystem der Betätigungsvorrichtung enthalten ist und das System während des Arbeitsvorganges weder verlassen noch in dieses eintreten kann, daß ferner das Behältersystem einen Vorratsraum (45 oder 150) enthält, der mit der Arbeitskammer (41) über einen Kanal (46, 61, 62) in Verbindung steht, der wenigstens teilweise den Strömungsweg einer an sich bekannten elektromagnetischen Pumpe (60) bildet, durch den die Flüssigkeit während des Arbeitsvorganges der Pumpe von dem einen Raum (45 oder 150) in den anderen Raum (41) übergeführt wird und bei Stillstand der Pumpe durch diesen zurückfließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Balg (34) in einem Gehäuse

(37) angeordnet und mit diesem dicht verbunden ist, so daß der Raum zwischen dem Balg und dem Gehäuse die Arbeitskammer (41) bildet, wogegen der Innenraum (36) des Balges (34) über die Einlaßseite (11) des Ventils (10) und öffnung (23) vom Leitungsdruck beaufschlagt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsraum (45) ebenfalls veränderliches Volumen besitzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsraum (45) der Innenraum eines Balges (43) ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 547 062, 559 759, 645, 830 081, 919 878.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1 002 887.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen