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Druckmittelantrieb für Ventile Die Erfindung betrifft einen Druckmitte.lantrieb
für Ventile mit einem Zylinder und einem darin verschiebbaren, mit dem Ventilverschlußstück
verbundenen Kolben und einer Schließfeder, mit Bremsung der Bewegung des Verschlußstücks
bei dessen Annäherung an die Schließstellung.
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Durch die Erfindung wird bezweckt, einen einfachen und zuverlässigen
Druckmittelantrieb zu schaffen, der sich besonders für Ventile zum Ein-, Ab- und
Umfüllen von Flüssigkeiten in einen bzw. aus einem Tank eignet, z. B. auf Schiffen
zum Füllen und Entleeren von Heizöl- oder Ballastwassertanks.
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Durch die Erfindung soll nicht nur ein zu kräftiges Aufsetzen des
Verschlußstücks auf seinen Sitz beim Schließen des Ventils vermieden werden, sondern
es wird außerdem durch die Erfindung bezweckt, einen solchen Druckmittelantrieb
für Ventile derart auszubilden, daß die Dämpfungsteile der Einrichtung nicht im
Durchflußraum liegen, so daß sie nicht dem schädigenden Angriff z. B. von Heizöl,
Meerwasser oder sonstiger Flüssigkeiten ausgesetzt sind und auch den Durchfluß nicht
behindern.
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Die Erfindung besteht darin, daß in dem Zylinder des Druckmittelantriebs
relativ zu einem Hauptkolben ein Begrenzungskolben, verschiebbar ist, dessen Bewegung
in der Schließrichtung mit dem Hauptkolben durch einen Anschlag begrenzt wird; hierbei
stützt sich die Feder in dem Mittelraum zwischen den beiden Kolben mit ihrem dem
Begrenzungskolben benachbarten Ende gegen einen festen Anschlag und mit ihrem anderen
Ende gegen den Hauptkolben ab und drückt letzteren nach der Schließstellung des
Ventils hin; außerdem sind drei getrennte Anschlüsse zur wahlweisen Einführung von
Druckmittel in die durch die Kolben abgeteilten Zylinderräume vorgesehen.
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Der Druckmittelantrieb gemäß der Erfindung gestattet die Berücksichtigung
verschiedener Betriebsmöglichkeiten und gewährleistet eine hohe Sicherheit. Er arbeitet
auch unter schweren Bedingungen und Beanspruchungen durchaus zuverlässig. Da er
insbesondere für die Verwendung an Bord von Schiffen bestimmt ist, auf denen große
Mengen von Heizöl, Ballastwasser od. dgl. in Bewegung versetzt werden, ist er möglichst
gedrängt und platzsparend ausgebildet, wobei im Gegensatz zu bekannten Einrichtungen
weniger Aufwand an Einzelteilen getrieben wird Hinzu kommt noch, daß der Einbau
der Begrenzungskolben in die Antriebszylinder keinen nennenswerten Raum beansprucht.
Trotzdem ist die Einrichtung robust und benötigt ein Minimum an Wartung. Weitere
Ausgestältungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform an Hand
eines Beispiels veranschaulicht, welches die Anwendung der Erfindung bei einem Ventilkasten
oder einer Ventilanordnung an Bord eines Schiffes zeigt. Zwecks Vereinfachung der
Beschreibung sei dabei angenommen, daß die Vorrichtung dazu benutzt wird, um die
Einfüllung odear die Entnahme von Heizöl in einem bzw. aus einem Tank und die Einfüllung
oder die Entnahme von Ballastwasser in den bzw. aus dem gleichen Tank, wenn letzterer
vom Heizöl entleert ist, zu steuern.
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F i g. 1 zeigt in einem Längsschnitt vollständigen Ventilkasten mit
einem Antrieb gemäß der Erfindung, und F i g. 2 zeigt in einem größeren Maßstab
ebenfalls im Langssehnitt eine Einzelheit der Vorrichtung. Der Ventilkasten enthält
drei Kammern 1, 2 und 3, von denen die Kammer 1 durch einen Durchsaß 4 mit der Ballastwasserleitung,
die Kammer 2 durch einen Durchlaß 5 mit der Ölleitung und die Kammer 3 durch einen
Durchlaß 6 mit dem in der Zeichnung nicht näher dargestellten Tank' oder sonstigen
Behälter verbunden ist.
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Die Kammern 1 und 2 .haben eine im wesentlichen gleiche Gestalt und
sind symmetrisch zu der Kammer 3 angeordnet, wobei jede Kammer 1 bzw. 2 eine Wandung
7 bzw. 8 mit der Kammer 3 gemeinsam hat.
Die Wandungen 7 und 8 verlaufen
im wesentlichen parallel zueinander und haben runde Durchlässe mit Ventilsitzen
9 bzw. 10.
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Verschlußstücke 11 und 12 sind an Stangen 13 bzw. 14 befestigt, die
in der gleichen Achse verlaufen und in Stopfbuchsen 15 bzw. 16 gleiten, die in abnehmbaren
Teilen 17 bzw. 18 der Außenwandungen der Kammern 1 und 2 angeordnet sind.
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Die Stopfbuchsen 15, 16 bestehen vorzugsweise jeweils aus zwei durch
einen Zwischenraum getrennten Teilen, wobei die Zwischenräume zwischen diesen beiden
Teilen mittels Kanälen 61 bzw. 62 in den abnehmbaren Teilen 17 bzw. 18 nach der
Atmosphäre entlüftet sind.
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An den Außenseiten der abnehmbaren Teile 17,18 sind gleiche, geschlossene
und in der gleichen Achse verlaufende Zylinder 19 bzw. 20 befestigt. Verlängerungen
21 und 22 der Stangen 13 bzw. 14 gleiten in Stopfbuchsen 23 bzw. 24 der Zylinderdeckel
25 bzw. 26 und ragen durch letztere hindurch nach außen.
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Auf den Stangen 13, 14 sind Hauptkolben 27, 28 befestigt, z. B. aufgeschraubt.
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Die Hauptkolben 27, 28 stehen unter der Wirkung von Druckfedern 29,
30, welche die Kolben in die Schließstellung verschieben. Die Federn 29, 30 sind
zwischen Absätzen der Hauptkolben 27, 28 und Anschlagringen 31, 32 eingespannt.
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Begrenzungskolben 33, 34 sind in ihren Arbeitsstellungen in den äußeren
Enden der Zylinder 19 bzw. 20 angeordnet. Sie können auf den Verlängerungen 21 bzw.
22 der Stangen 13 bzw. 14 gleiten.
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In der Wandung eines jeden Zylinders 19 bzw. 20 sind Gruppen von je
drei Anschlüssen 35, 36, 37 bzw. 38, 39, 40 angeordnet, welche dazu dienen,
wahlweise ein Druckmittel aus einer gemeinsamen Druckmittelquelle unter Fernsteuerung
in die Räume 41 bzw. 42 zwischen den Hauptkolben 27 bzw. 28 und den inneren Enden
der Zylinder, in die Räume 43 bzw. 44 zwischen den Hauptkolben 27 bzw. 28 und den
Begrenzungskolben 33 bzw. 34 und in die Räume 45 bzw. 46 zwischen den Begrenzungskolben
33 bzw. 34 und den Zylinderdeckeln 25 bzw. 26 einzuführen.
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An den Außenseiten der Zylinderdeckel 25 und 26 sind Verlängerungsstücke
47 bzw. 48 befestigt, die mit Längsbohrungen versehen sind, in denen die Enden der
Verlängerungen 21, 22 der Stangen 13, 14 gleiten.
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Die Verlängerungsstücke 47, 48 sind innen mit ja zwei Ringnuten 49,
50 (F i g. 2) versehen, die mit Leitungen 51 und 52 verbunden sind.
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Die Verlängerungen 21 und 22 sind mit je einer blind endenden Axialbohrung
53 und mit je zwei in einem Abstand voneinander angeordneten Gruppen von radialen
Bohrungen 54 versehen, die mit der Axialbohrung 53 in Verbindung stehen. Der Abstand
der beiden Gruppen von radialen Bohrungen entspricht dem der Ringnuten 49, 50. Wenn
das entsprechende Ventil 13 oder 14 vollständig geschlossen ist, besteht
eine direkte Verbindung zwischen den beiden Leitungen 51 und 52 über die Ringnuten
49, 50, die radialen Bohrungen 54 und die Axialbohrung 53.
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Die Leitung 51 eines jeden Verlängerungsstückes 47, 48 ist durch eine
Rohrleitung mit der Druck- i mittelquelle verbunden.
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Die andere Leitung 52 des Verlängerungsstückes 47 ist mit dem Anschluß
38 verbunden. Die entsprechende Leitung 52 des Verlängerungsstückes 48 ist mit dem
Anschluß 35 verbunden.
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Bei dieser Anordnung kann die Unterseite eines jeden Hauptkolbens
27 oder 28 nicht mit dem Antriebsdruckmittel beaufschlagt werden, um entweder das
Ventil 11 oder das Ventil 12 zu öffnen, wenn nicht das jeweils andere Ventil
12 oder 11 in seiner geschlossenen Stellung ist.
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Eine Handbetätigungseinrichtung besteht aus gabelförmigen Bügeln 55,
welche an den äußeren Enden der Zylinder 19 und 20 schwenkbar gelagert sind und
welche normalerweise in einer abwärts geneigten, in Fig. 1 veranschaulichten Stellung
bleiben, in der sie aus dem Verschiebungsweg der Enden der Verlängerungen 21 und
22 der Stangen 13, 14 herausgebracht sind. Die Bügel 55 bilden Träger für Gewindespindeln
56, welche in Gewindelagern 57 der Bügel 55 mit Hilfe von Handrädern 58 drehbar
sind. An den freien Enden der Gewindespindeln 56 sind abgesetzte Nippel 59 angeordnet,
welche in Ringnuten 60 der Stangenverlängerungen 21, 22 einreifen können, wenn die
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Bügel 55 in eine waagerechte Stellung hochgeschwenkt werden, so
daß die Ventile 11 bzw. 12 dann durch Drehung der Handräder 58 geöffnet und geschlossen
werden können.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Es sei angenommen,
daß der Tank für Heizöl gebraucht wird und daß Heizöl in den Tank eingefüllt oder
aus demselben entnommen werden soll. Das Ventil 12 muß dann offen sein, und unter
der Bedindung, daß sich das Ventil 1? in seiner Szhließstellung befindet und die
radialen Bohrungen 54 in der Stangenverlängerung 21 des Ventils 11 daher den Ringnuten
49, 50 des Verlängerungsstückes 47 gegenüberliegen, wird ein Druckmittel durch den
Anschluß 38 in den Raum 42 des Zylinders 20 unter dem Hauptkolben 28 eingeführt,
so daß das Verschlußstück 12 in seine volle öffnunasstelluna verschoben wird, so
daß die Kammer2 mit der Kammer3 in Verbindung gelangt und Öl in die Kammer oder
aus derselben herausgepumpt werden kann. Wenn der Fluß des Öles aufhören soll, wird
ein Druckmittel durch den Anschluß 40 in den Raum 46 des Zylinders 20 über den Begrenzungskolben
34 eingeführt. Der auf den Begrenzungskolben 34 wirkende Druck addiert sich zu dem
Druck der Feder 30, wodurch der Hauptkolben 28 und das Ve.rschlußstück 12 nach der
Schließstellung hinbewegt werden, und zwar in einem Maß, das durch den Eingriff
des Begrenzungskolbens 34 in den Anschlagring 32 bestimmt wird. Auf diese
Weise bleibt das Verschlußstück 12 in einer teilweise offenen Stellung stehen, wodurch
der Schlag vermieden wird, welcher bei zu schnellem vollständigem Schließen des
Ventils 12 auftreten würde.
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Das endgültige vollständige Schließen des Ventils 12 wird durch die
Einführung von Druckmittel durch den Anschluß 39 in den Raum 44 zwischen dem Hauptkolben
28 und dem Begrenzungskolben 34 bewirkt. Sollte das Druckmittel während eines solchen
Vorganges ausfallen, wird das Ventil durch die Feder 30 geschlossen, und danach
kann eine Notbetätigung des Ventils 12 mit Hilfe des Handrades 58 vorgenommen werden.
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Wenn der Tank für Ballastwasser gebraucht werden soll, kann das Ventil
! 1 unter der Voraussetzung, daß das Ventil 12 vollständig geschlossen ist, betätigt
werden, um die Ballastwasserkammer 1 mit der Kammer 3 in und außer Verbindung zu
bringen,
und zwar in der Reihenfolge der Vorgänge, welche an Hand
der Bestätigung des Ventils 12 beschrieben worden ist.
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Wenn es sich um hohe Drücke in den Flüssigkeitsleitungen handelt,
können die Verschlußstücke 11 und 12 an ihrer Rückseite mit Kragen 63 bzw.
64 versehen werden, die mit flüssigkeitsdichtem Sitz in Zylindern 64 und
66 der abnehmbaren Teile 17 und 18 gleiten, wobei Dichtungen 67 und 68 eingelegt
werden.
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Durch die Verschlußstücke 11 und 12 führen Kanäle 69 bzw. 70 in die
Räume, welche von den Kragen und den Zylindern gebildet sind, so daß Flüssigkeit
aus der Kammer 3 eindringen und diese Räume füllen kann. Damit wird zwischen den
beiden Seiten der Verschlußstücke 11 und 12 ein Druckausgleich erzielt, durch den
die Ventile entlastet werden. Infolgedessen kann der zum Öffnen oder Schließen der
Ventile erforderliche Druck des Druckmittels niedrig gehalten werden.