DE1121424B - Pneumatischer Antrieb fuer ein Ventil od. dgl. - Google Patents

Description

• Pneurnatischer Antrieb für ein Ventil od. dgl. Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Antrieb für ein Ventil od. dgl., beispielsweise für ein Schlammablaßventil an einem Sedimentationsbehälter. Dabei geht die Erfindung von einem Antrieb mit einem Stufenkolben aus und bezweckt, einen solchen Antrieb mit einwandfreier, zuverlässiger Schmierung und Flüssigkeitsdämpfung der Kolbenbewegung bei geringem Platzbedarf zu schaffen.
• Die Erfindung besteht darin, daß bei hängender Anordnung des Antriebs der Stufenkolben seinen kleineren Abschnitt auf der dem Verschlußstück abgewandten Seite, seinen größeren Abschnitt dagegen auf der dem Verschlußstück zugewandten Seite hat, der Zylinder für den größeren Abschnitt des Stufenkolbens von einem Behälter für Schmier- und Bremsöl konzentrisch umgeben ist, der über tiefliegende Bohrungen mit den Gleitflächen des Stufenkolbens in Verbindung steht, herablaufendes Öl sich unterhalb der Stirnseite des kleineren Abschnitts des Stufenkolbens sammelt und durch eine mit dem letzteren verbundene, in der tiefsten Stellung desselben verschlossene Düse und eine Längsbohrung des Stufenkolbens bei Beginn von dessen Hubbewegung unter dem Druck des pneumatischen Druckmittels in einen Sammelbehälter oberhalb des Antriebs geleitet wird.
• Dabei erfordert der den Zylinder für den größeren Abschnitt des Stufenkolbens konzentrisch umgebende Behälter für das Schmier- und Bremsöl nur wenig Raum, es sind keine ölleitungsrohre erforderlich, und das über die tiefliegenden Bohrungen zu den Gleitflächen des Stufenkolbens gelangende Öl bewirkt eine zuverlässige, einwandfreie Schmierung, wobei es unter der Wirkung der Hubbewegung des Stufenkolbens gefördert wird. Dabei gelangt das Öl durch die Bohrung bei angehobenem Stufenkolben unter dessen größeren Abschnitt und bewirkt wenigstens im letzten Teil der Abwärtsbewegung eine Flüssigkeitsbremsung.
• Diese Antriebsvorrichtung ist vorzugsweise an einem Ventil zu verwenden, dessen Verschlußstück freiliegend angeordnet ist, sich beim Öffnen gegen die Zuflußrichtung bewegt und die Form eines Kegels hat, dessen Spitze nach dem Zulauf gerichtet ist. Dabei eignet sich dieses Ventil insbesondere als Schlammablaßventil, z. B. in einem Sedimentationsbehälter, aus dessen Schlarnmablauf die mit dem Verschlußstück verbundene Spindel durch eine Stopfbuchse nach unten herausgeführt ist.
• Es hat sich gezeigt, daß dabei Verstopfungen eines solchen Schlammauslasses praktisch restlos vermeidbar und eine dauernde, genaue Dosierung des abgelassenen Gutes erzielbar ist, insbesondere, wenn gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung die Unterseite des kleineren Abschnitts des Stufenkolbens dauernd pneumatisch beaufschlagt ist, während die Oberseite des größeren Abschnitts des Stufenkolbens periodisch abwechselnd pneumatisch beaufschlagt und entlastet wird. Bei der Aufwärtsbewegung des Verschlußstückes bricht dabei der auf diesem lastende hydrostatische Druck zusammen, so daß die pneumatische Antriebsvorrichtung das Schließstück dann stark beschleunigt. Dadurch wird eine intensive Bewegung des Inhalts des Behälters bewirkt, die etwaige Schlammbrücken, welche den Auslaß verstopfen könnten, zuverlässig zerstört. Die abwechselnde pneumatische Beaufschlagung und Entlastung der Oberseite des größeren Abschnitts des Stufenkolbens erfolgt zweckmäßig mittels eines Taktgebers mit regelbarem Rhythmus, wodurch der abgelassene Schlamm genau dosiert werden kann.
• Die Erfindung sei im folgenden an Hand des gezeichneten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• Der Trichter 31 möge beispielsweise den Abzug eines Kristallisier-Behälters oder eines Sedimentations-Gefäßes darstellen. In seiner Mündung liegt der Sitzring 33, welcher zwischen den Trichter 31 und den Stutzen 30 eingeflanscht ist. Er dient als Sitz für das kegelförmige Verschlußstück 34, welches von der Ventilstange 35 getragen wird. Letztere ist aus dem schrägen Abflußrohr 32 über eine Stopfbüchse 36 vertikal herausgeführt und trägt unten einen Differentialkolben, der im Stufenzylinder 39 gleitet. Der obere Teil 37 dieses Kolbens besitzt einen größeren Durchmesser als der untere Teil 38. Die Schubstange 35 ist aus dem Zylinderkopf 40 über eine Dichtung 41 herausgeführt; der Raum 42 dient als Wechseldruckkammer und ist über die Leitung 43 an das Dreiweg-Ventil 44 angeschlossen, welches ihn in der gezeichneten Stellung mit der Druckluft-Leitung 45 verbindet; wird das Ventil 44 umgeschaltet, so verbindet es die Leitung 43 mit der Atmosphäre und entlastet hierdurch die'Wechseldruckkammer 42.
• Zwischen der Stopechse 36 und der Dichtung 41 liegt der Schirm 46; er' besteht aus Gummi und ist in eine Ringnut der Schubkange 35 eingespannt.
• Unter dem kleineren Kolbenteil 38 liegt der Zy- linderraum 47; er ist über den Stutzen 48 unmittelbar mit der Druckluftleitung 45 verbunden und wirkt daher wie eine Feder, welche den Kolben 37, 38 hochstößt, sobald das Ventil 44 die Wechseldruckkammer 42 entlastet. Kehrt dann das Dreiweg-Ventil 44 in die gezeichnete Lage zurück, so daß sich die Wecfiseldruckkammer 42 erneut mit Druckluft lädt, so wird der Kolben 37, 38 wieder nach unten gedrückt und reißt das Verschlußstück 34 stoßartig auf seinen Sitz 33 zurück.
• Zur Steuerung des Dreiweg-Ventils 44 kann beispielsweise ein elektronischer Impulsgeber 20 dienen, welcher die Spule des kleinen Schaltschützes 19 bei jedem Impuls kurzzeitig erregt. Die beiden Drehknöpfe des Impulsgebers 20 ermöglichen es hierbei, den Impulsabstand (= Zahl der Impulse pro Minute) und die Impulsdauer (= Öffnungsdauer des gesteuerm ten Ventils bei jedem Impuls) getrennt voneinander je etwa im Verhältnis 1: 10 zu verstellen. Hierdurch wird es möglich, den Schlamm-Durchsatz fast im Verhältnis 1 : 100 zu regeln.
• Es genügt, daß das Verschlußstück 34 etwa 95 ()/o seiner Wege stoßartig zurücklegt; dagegen kann man es auf dem allerletzten Wegstück abbremsen, um harte Stöße zu vermeiden, welche das Material ermüden. Als weicher Anschlag zur Begrenzung der Aufwärtsbewegung des Kolbens 37, 38 dient daher eine Gummischeibe 49, welche sich gegen den Ring 50 legt. Zur Abbremsung der Abwärtsbewegung hingegen ist eine ölbremse vorgesehen, welche mit dem allgemeinen Schmiermittel-Umlauf zusammenwirkt.
• Der ölbehälter 51 umgibt den Oberteil des Zylinders 39 und ist mit diesem durch die Bohrungen 52 verbunden. Unmittelbar vor dem Erreichen seiner tiefsten Stellung schließt der obere Kolbenteil 37 diese Bohrungen; infolgedessen kann das im Ringraum 53 eingeschlossene 01 nur noch durch die sehr enge Nut 54 abströmen. Für den letzten Millimeter Kolbenweg wirkt das System 53, 54 daher als Ölbremse, so daß das Verschlußstück 34 mit etwa 0, 1 sec Verzögerung weich auf den Sitzring 33 aufsetzt.
• Aus dem Ringraum 53 wird das öl bei diesem Prozeß über den feinen Ringspalt zwischen Zylinder und Kolbenteil in die Kammer 42, 47 gedrückt. Aus der Wechseldruckkammer 42 vermag das Öl später wieder zurückzulaufen; in der Kammer 47 hingegen sammelt es sich über dem Boden, so daß man den Stutzen 48 vorsehen muß, damit das öl nicht in die Druckluftleitung 45 abläuft. Zur Rückführung dieses gesammelten Oles dient eine Düse 55, welche in das untere Ende der Schubstange 35 eingeschraubt und mit deren axialer Bohrung 56 verbunden ist. Letztere mündet unter dem Schirm 46 in den Sammelbehälter 57. Von dort führt eine schräge Bohrung 58 in den ölbehälter 51 zurück. Letzterer ist über eine Axialbohrung der Füllschraube 59 belüftet.
• Bei geschlossenem Ventil ruht die Düse 55 auf dem elastischen Verschlußpfropfen 60, welcher in den Boden des Zylinders 39 eingelassen ist. Der Kanal 56 ist dann verschlossen, so daß keine Druckluft-Verluste eintreten. Sobald der Kolben 37, 38 sich je- doch nach oben bewegt, trennt sich die Düse 55 vom Verschluß 60 und der im Raum 47 über dem ölspiegel herrschende Luftdruck preßt das öl über die Düse 55 und den Kanal 56 in den Sammelbehälter 57 hoch. Bei jedem Ventilhub wird daher ein Schuß öl in den Sammelbehälter 57 gedrückt, von dem aus das öl über den Kanal 58 in den Behälter 51 zurückläuft. Gleichzeitig wird durch das Zusammenwirken der beschriebenen Ölbremsung und dieser Ölrückförderung eine dauernde Kreislauf-Schmierung der Zy- linderwände bewirkt.
• Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ventile besteht darin, daß sie praktisch immer einwandfrei schließen. Bemißt man nämlich die elastische Schließkraft auf etwa 0,5 bis 2 kg je mm2 Berührungsfläche (Verschlußstück/Ventilsitz), so zerdrückt das Verschlußstück weichere, verfilzte oder verklebte Stoffe, wie z. B. Fasern, Leimklumpen, Salzkristalle u. dgl. im Ventilspalt, während harte und kantige Teilchen, wie z. B. Sand und Kies, von den Kegelflächen zur Seite geschoben werden'. Dabei verharrt das Ventil auch dann im geschlossenen Zustand, wenn aus irgend einem Grunde die Druckluft wegbleibt; es kann daher niemals vorkommen, daß das Ventil halb oder ganz geöffnet stehen bleibt und der Behälter versehentlich ausläuft.

Claims (2)

1. PATENTANSPROCHE: 1. Pneumatischer Antrieb für ein Ventil od. dgL, nüt einem Stufenkolben, dadurch gekennzeichnet, daß bei hängender Anordnung des Antriebs der Stufenkolben (37, 38) seinen kleineren Abschnitt (38) auf der dem Verschlußstück (34) abgewandten Seite, seinen größeren Abschnitt (37) dagegen auf der dem Verschlußstück (34) zugewandten Seite hat, der Zylinder (39) für den größeren Ab- schnitt (37) des Stufenkolbens (37, 38) von einem Behälter (51) für Schmier- und Bremsöl konzentrisch umgeben ist, der über tief liegende Bohrungen (52) mit den Gleitflächen des Stufenkolbens (37, 38) in Verbindung steht, herablaufendes öl sich unterhalb der Stirnseite des kleineren Ab- schnitts (38) des Stufenkolbens (37, 38) sammelt und durch eine mit dem letzteren verbundene, in der tiefsten Stellung desselben verschlossene Düse (55) und eine Längsbohrung (56) des Stufenkolbens (37, 38) bei Beginn von dessen Hubbewegung unter dem Druck des pneumatischen Druckmittels in einen Sammelbehälter (57) oberhalb des Antriebs geleitet wird.
2. 2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter (57) mit dem den Stufenkolben (37, 38) umgebenden Behälter (51) in Verbindung steht. 3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Rohrstutzen (48), welcher von unten in den dem kleineren Abschnitt des Stufenkolbens (38) zugeordneten Zylinder (47) hineinragt und an eine unter Druck stehende pneumatisches Druck-mittel führende Leitung (45) angeschlossen ist. 4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch -ekennzeichnet, daß der größere Ab- schnitt (37) des Stufenkolbens (37, 38) eine Nut (54) hat, durch welche zur Dämpfung wenigstens des letzten Teiles der Abwärtsbewegung des Stufenkolbens (37, 38) eine gedrosselte ölströmung von der Unterseite dieses Stufenkolbenabschnitts durch die Bohrungen (52) in den Behälter (51) fließt. 5. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwärtsbewegung des Stufenkolbens (37, 38) durch einen Anschlag (49) aus dämpfendem Material gedämpft ist. 6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (47) unterhalb des kleineren Abschnitts (38) des Stufenkolbens (37, 38) dauernd vom pneumatisehen Druck beaufschlagt ist, während der Raum (42) oberhalb des größeren Abschnittes (37) des Stufenkolbens (37, 38) wahlweise vom pneumatisehen Druckmittel beaufschlagt oder entleert werden kann. 7. Antrieb nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein mittels eines Taktgebers (20) gesteuertes Ventil (44), welches den Raum (42) oberhalb des größeren Abschnitts (37) des Stufenkolbens (37, 38) periodisch abwechselnd mit einer Druckleitung (45) für das pneumatische Druckmittel und einer Entlastungsöffnung verbindet. 8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (34) des Ventils freiliegend angeordnet ist, sich beim öffnen gegen die Zuflußrichtung bewegt und die Form eines Kegels hat, dessen Spitze nach dem Zulauf gerichtet ist. 9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein Schlammablaßventil, insbesondere an einem Sedimentationsbehälter (31) ist, aus dessen Schlammablauf (32) die mit dem Verschlußstück (34) verbundene Spindel (35) durch eine Stopfbüchse (36) herausgeführt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 355 903, 807 659, 822 324, 830 958, 831787; schweizerische Patentschrift Nr. 211709; französische Patentschriften Nr. 609 081, 965 740; britische Patentschrift Nr. 702 027; USA.-Patentschriften Nr. 1114 431, 1227 107, 1631482, 1865 604. 1 926 095, 2 635 634, 2 662 55 1.