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Absperr- oder Steumentil Die Erfindung bezieht sich auf ein Absperr-
oder Steuerventil mit Antrieb durch das abzusperrende bzw. zu steuernde Druckmittel,
das vom Anschluß für die Druckmittelquelle her unmittelbar auf eine mit einem Verschlußstück
eines Hauptventils verbundene Membran einwirkt, während der auf der Rückseite der
Membran befindliche Druckraum durch ein Hilfsventil normalerweise entleert ist.
Bei einem bekannten Ventil dieser Art ist in üblicher Weise ein elektromagnetisch
betätigbares Hilfsventil vorgesehen, das zur überführung des Hauptventils in Abschlußlage
die Druckmittelquelle mit dem auf der Rückseite der Membran befindlichen Druckraum
verbindet. Ist diese Verbindung unterbrochen und steht der rückwärtige Druckraum
statt mit der Druckmittelquelle mit der Außenatmosphäre in Verbindung, dann wird
das Ventil unter der Wirkung des auf die Vorderseite der Membran einwirkenden Druckmittels
in Öffnungslage übergeführt. Ein derartiges Ventil besitzt einmal einen verhältnismäßig
verwickelten Aufbau, vor allem ist der Platzbedarf sehr groß, was auf die Anordnung
des elektromagnetischen Hilfsventils zurückzuführen ist. Noch wesentlicher ist,
daß ein derartiges Ventil mit einer gewissen Verzögerung arbeitet, bedingt durch
die verwickelte Druckmittelführung über das elektromagnetisch gesteuerte Hilfsventil.
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Bei einem weiteren bekannten Absperrventil, bei dem das Hauptventil
durch das abzusperrende Druckmittel selbst in Verschlußlage gehalten wird, hat sich
gezeigt, daß eine Funktion bei schwachen Drücken unterhalb 2 kg/em2 nicht einwandfrei
erzielbar ist. Von Nachteil ist, daß auch dieses Ventil mit einer gewissen Verzögerung
arbeitet, die von der Zeitspanne für die Bewegung der Luft abhängt. Schließlich
ist die Zahl der sich bewegenden Bauelemente des Ventils relativ groß, was die Geschwindigkeit
der Arbeitsweise des Ventils beeinträchtigt und darüber hinaus die Herstellung des
Ventils verteuert. Bei diesem Ventil ist eine Steuerung durch ein Hilfsventil für
die Beaufschlagung eines Kolbens durch den Druck des vor dem Hauptventil befindlichen
Gases vorgesehen. Dadurch wird ein auf das Hauptventil einwirkender und dieses in
die Öffnungslage überführender Stößel über den Kolben betätigt. Auch das Hilfsventil
wird durch einen Stößel geöffnet, der sowohl direkt durch einen Elektromagneten
als auch über ein Hebelgestänge durch einen Druckknopf betätigt werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Absperr- oder Steuerventil der eingangs
genannten Art so weiter auszugestalten, daß bei gleichzeitiger baulicher Vereinfachung
ein sichereres und schnelleres Ansprechen des Ventils auch bei geringsten Drücken
bzw. Druckdifferenzen erzielbar ist.
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Das erfindungsgemäße Absperr- oder Steuerventil ist dadurch gekennzeichnet,
daß bei entleertem Druckraum das Verschlußstück des Hauptventils mit seiner der
Membran zugewandten Seite gegen seinen Sitz gedrückt wird, der Druckraum nur eine
Verbindung mit dem Abströmraum des Hauptventils besitzt, der zur Erzielung eines
ausreichenden Druckes erweitert ist und daß das Verschlußstück des Hilfsventils
einen Stößel trägt, der durch die Sitzbohrung des Hilfsventils hindurch in den Druckraum
hineinragt und in der geschlossenen Stellung des Hauptventils und des Hilfsventils
die Membran berührt.
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In vorteilhafter Weise trägt die Membran eine harte Auflageplatte,
über die der Stößel auf die Membran einwirkt. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung
ist dem Verschlußstück des Hauptventils außer seinem ersten Ventilsitz ein weiterer
Ventilsitz zugeordnet, auf dem es sich in seiner anderen Endlage abstützt, und zwar
derart, daß es bei Anlage an den ersten Sitz eine Verbindung zwischen dem Abströmraum
und einer Entleerungsöffnung freigibt und bei seiner Anlage an den zweiten Sitz
diese Verbindung unterbricht. Als vorteilhaft hat sich eine Ausbildung erwiesen,
bei der die wirksame Oberfläche der vom Anschluß für die Druckmittelquelle her unmittelbar
beaufschlagten Vorderseite der Membran größer ist als die von dem Sitz begrenzte
wirksame Fläche des Verschlußstückes des Hauptventils.
Weitere Einzelheiten,
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.
In der Zeichnung ist in Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Ein Gehäuse 10 enthält als Abschluß einer zylindrischen Bohrung
einen Gewindestöpsel 8, der von einer Entleerungsöffnung c durchquert wird.
Die Bohrung enthält eine Schulter; auf der eine elastische Membran 2, z.
B. aus vulkanisiertem Gummi, durch ihre Ränder zwischen dieser Schulter und einer
zylindrischen Hülse 5; z. B. aus Messing, eingeklemmt ist. Zwischen der Hülse 5
und dem Gewindestöpsel 8 ist eine Dichtung 7 eingepreßt.
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Der Gewindestöpsel 8 enthält auf seiner Innenfläche einen Ventilsitz
j. Ein Ventilsitz i, der gegenüberliegt, ist durch eine Schulter der Hülse 5 gebildet.
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Die Membran 2 ist an eine harte Auflageplatte 1 vulkanisiert. Ein
Rohr 6, z. B. aus Messing, ist auf der anderen Seite der Auflageplatte 1 an die
Membran 2 angesetzt. Dieses Rohr 6 dient dazu, ein Verschlußstück 3 zu tragen, welches
vorzugsweise anvulkanisiert ist. Das Verschlußstück 3 besitzt eine konische
Fläche, die vor dem Sitz i liegt, sowie eine ebene Fläche, die sich vor dem Sitz
j befindet.
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Ein Anschluß a für eine Druckmittelquelle durchquert das Gehäuse
10 sowie die Hülse 5 zwischen der Membran 2 und dem Sitz i.
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Ein Anschlußstück 12, das mit einer zu einem Verbraucher gerichteten
Anschlußöfbnung h versehen ist, ist mittels einer Ringmutter 13 und unter Einfügung
einer Dichtung auf das Gehäuse 10 montiert. Ein konischer Abschirmraum f ist im
Innern des Anschlußstücks 12 gebildet und durch eine Öffnung b, durch das
Gehäuse 10 und die Hülse 5 mit den Ventilsitzen i und j verbunden.
Der Druckraum g steht mit dem Abströmraum f durch einen Kanal d in Verbindung. Eine
Dichtung 4 ist um die Hülse 5 herum zwischen den Öffnungen
a und b angebracht.
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Der Druckraum g ist durch die Sitzbohrung e mit der Außenluft verbunden.
Ein Stößel 19 durchdringt die Sitzbohrung e und ist mit dem Verschlußstück 17 eines
Hilfsventils verbunden. Das Verschlußstück 17 enthält ein Plättchen 18, z.
B. aus Gummi, das mit einem Ventilsitz k um die Sitzbohrung e herum zusammenwirkt.
Die äußere zylindrische Fläche des Verschlußstücks 17 enthält auf einem Teil
der Höhe, ausgehend von der Sitzseite, Längsnuten, so daß, bei leicht angehobenem
Hilfsventil, die Nuten freigegeben werden und der Druckraum g mit der Außenluft
in Verbindung steht.
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Die Verschiebung des Hilfsventils 17 und des Stößels 19 kann von Hand
oder durch jedes mechanische, elektrische oder pneumatische Mittel bewirkt werden.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Betätigung durch einen Hebel
15, der auf einer Achse ; 14 drehbar ist. Er wirkt über eine Regulierschraube
16, die mit dem Hilfsventil kraftschlüssig verbunden ist.
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Um zu verhindern, daß durch die Entleerungsöffnung e Staubteile eindringen
können, enthält der Gewindestöpsel 8 eine Staubkappe 9, die durch eine elastische
Gummimembran gebildet ist, die mit öffnungen versehen ist, welche derart angeordnet
sind, daß sie frei gemacht werden kann, wenn die Membran durch einen Druekmittelaustritt
angehoben wird.
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Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende: Das Druckmittel
tritt durch den Anschluß n in eine Ringkammer ein, die durch die Membran 2, die
Hülse 5 und das Verschlußstück 3 gebildet sind. Der -äußere Durchmesser der Membran
ist größer als der Durchmesser des Sitzes i. Aus diesem Grund sucht das bewegliche
Ganze unter der Wirkung des Druckes den Sitz i zu verschließen, und zwar unabhängig
von der Höhe des Druckes. Ferner gibt man bei der Montage der Membran eine leichte
Spannung, derart, uni den Verschluß selbst beim Fehlen des Fluidums zu sichern.
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Um das Öffnen zu erzielen, genügt es, eine geringe Antriebskraft auf
den Hebel 15, z. B: mittels eines Elektromagneten, auszuüben. Die Länge des Stößels
19 ist so bestimmt, däß, wenn das Verschlußstück 17 des Hilfsventils auf seinen
Sitz k gedrückt wird, das Ende des Stößels 19 sich auf die Auflageplatte 1 stützt,
wobei eine geringe Verschiebung erzeugt wird, die gerade nötig ist, um das Verschlußstück
3 des Hauptventils von seinem Sitz i zu lösen.
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Das Druckmittel wird alsdann mittels der Öffnung b in den Abströmraum
f abgegeben, wo sich ein Gegendruck, möglichst gleich dem Druck am Anschluß u, einstellt.
Zu diesem Zweck hat der Abströmraum f eine. konische Form.
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Das Druckmittel dringt durch den Kanal d in den Druckraum g, wo es
einen Druck auf die Membran 2
ausübt. Die Luftdrücke auf den beiden Flächen
der Membran gleichen sich aus. Die durch den .Eintrittsdxück auf .das Verschlußstück
3 ausgeübte Kraft ist alsdann vorherrschend, und dieses wird auf seinen Sitz j gedrückt.
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Während des kurzen Zeitintervalls, während das Verschlußstück 3 von
seinem Sitz i auf seinen Sitz j geht, dringt das Druckmittel .durch den Sitz j hindurch,
aber die durch den Luftdruck auf die zugehörige Fläche des Verschlußstücks
3 ausgeübte Kraft ist wegen des Druckverlustes sehr viel geringer als diejenige
des Eintrittsdruckes auf die entgegengesetzte Fläche und kann sich der Bewegung
nicht widersetzen.
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Die Länge des Stößels 19 ist derart, daß er am Hubende des Verschlußstücks
auf dem Sitz j die Auflageplatte 1 nicht mehr berührt.
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Wenn der Sitz j verschlossen ist, genügt es, auf den Hebel 15 eine
sehr geringe Kraft aufrechtzuerhalten, um das Verschlußstück 17. auf seinem Sitz
k zu halten, entgegen der Kraft, die durch den Druck durch die ringförmige Öffnung
um den Stößel 19 herum auf die Oberfläche des Plättchens 18 im Innern des
Sitzes k ausgeübt wird. Der auf diese Weise im Druckraum g aufrechterhaltene Druck
genügt, um das Ventil bei i offen zu halten.
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Sobald diese Kraft auf den Hebel 15 aufgehoben wird, hebt die
durch den Druck auf .den mittleren Teil des Plättchens 18 ausgeübte Kraft dieses
von seinem Sitz k ab. Der Druck wirkt sich alsbald auf die ganze Oberfläche des
Verschlußstücks 17 aus und hebt es sehr schnell ab, um die seitlichen Nuten frei
zu machen, welche den Druckraum g mit der Außenluft in Verbindung bringen. Der Durchmesser
der Sitzbohrung e ist genügend groß, damit der ringförmige Querschnitt um den Stößel
19 herum größer als der Querschnitt des Kanals d ist, so daß die Entleerung des
Druckraumes g ohne Verzögerung erfolgt.
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Der Druck wird dann allein auf die Fläche der Membran 2 gegenüber
dem Verschlußstück 3 ausgeübt, welches auf den Sitz i angelegt- wird, nachdem es
von dem Sitz j abgehoben worden ist. Der Abströmraum
f und der
Verbraucher sind dann mit der Entleerungsöffnung c in Verbindung.
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Wenn man einen Elektromagneten als Antriebsmittel benutzt, kann seine
Kraft ohne Brummgefahr gering sein, denn nach dem ersten Impuls ist die notwendige
Kraft, um den Hebel zu halten, geringer als diejenige des ersten Impulses.