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Steuerventil für druckmittelbetriebene Pumpen Die Erfindung betrifft
für druckmittelbetriebene Pumpen bestimmte Steuerventile, die mit einem in Abhängigkeit
vom Pumpenförderdruck schließenden und wieder öffnenden Durchgangsabsperrventil
für das die Pumpe antreibende Druckmittel versehen sind. Steuerventile solcher Art
müssen der Forderung genügen, ohne zeitliche Verzögerung den Zustrom des Antriebsdruckmittels
zum Antriebsteil der Pumpe zu unterbrechen, sobald in dem von der Pumpe geförderten
Medium ein Druck in vorbestimmter Höhe erreicht ist. Es sind Regelventile bekannt,
bei denen dir, das Verschlußstück in die Schließ- und Öffnungsstellung verstellenden
Kräfte vom Strömungsmittel unmittelbar am Verschlußstück zur Entstehung gebracht
werden. Zu diesem Zweck ist das als Membran gestaltete Verschlußstück an der seinem
Sitz zugewendeten Seite vom frei zuströmenden Druckmittel -beaufschlagt und an der
seinem Sitz abgewendeten Seite dem Druck ausgesetzt, der in einem Druckraum herrscht,
welcher über Drosselstellen mit dem Leitungsweg des frei zuströmenden Druckmittels
in Verbindung steht. Bei geöffnetem Verschlußstück ist der Druckraum über eine Entlüftungsleitung
entlastet, welche von einem Steuerventil, das in Abhängigkeit von einer Regelgröße
arbeitet, freigegeben ist. Wird die Entlüftungsleitung durch das Steuerventil gesperrt,
so erfolgt über die erwähnten Drosselstellen ein Druckaufbau im Druckraum mit der
Folge, daß das Verschlußstück auf seinen Sitz bewegt wird und den Druckmittelstrom
unterbricht. Dieses an sich wegen seiner einfachen Bauweise vorteilhafte Regelventil
ist als Steuerventil für druckmittelbetriebene Pumpen nicht geeignet, weil der für
das Schließen des Verschlußstückes im Druckraum erforderliche Druckaufbau eine gewisse
Zeit erfordert, nachdem das Steuerventil die Entlüftungsleitung gesperrt hat. Würde
man als Regelgröße für das die Entlüftungsleitung sperrende Steuerventil den Pumpenförderdruck
wählen, so ergäbe sich, daß das den Zustrom des Antriebsdruckmittels zur Pumpe beherrschende
Verschlußstück mit einer durch die Drosselstellen bedingten zeitlichen Verzögerung
in die Schließstellung gelangt, nachdem der Pumpenförderdruck bereits einige Zeit
zuvor diejenige Höhe erreicht hat, bei der das Steuerventil die Entlüftungsleitung
geschlossen hat.
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. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil
zu beheben, also zu gewährleisten, daß eine Verzögerungswirkung zwischenliegender
Drosselstellen vermieden wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß das Verschlußstück des Durchgangsabsperrventils auf der seinem Sitz zugewendeten
Seite in an sich bekannter Weise eine ständig vom Antriebsdruckmittel beaufschlagte
Druckfläche aufweist und mit der dem Sitz abgewendeten Seite einen Druckraum begrenzt,
der über ein auf einer Seite vom Förderdruck der Pumpe und auf der anderen Seite
von einer Feder- oder Gewichtskraft belastetes Ventil mit der Zuführungsseite des
Antriebsdruckmittels in Verbindung steht und mit einer Druckentlastungsleitung versehen
ist. Hierdurch ist erreicht, daß der das Schließen des Verschlußstückes bewirkende
Druckaufbau im Druckraum ohne Verzögerung erfolgt"sobald der Pumpenförderdruck die
vorbestimmte Größe erreicht und das den Zustrom des Antriebsdruckmittels zum Druckraum
freigebende Ventil öffnet.
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Im nachfolgenden sind vorteilhafte Fortentwicklungsmerkmale der Erfindung
erläutert, für die im Zusammenhang mit dem Gegenstand des HauptanspruchsSchutzbegehrtwird.
.# Um die Schaltbewegung des Verschlußstückes eintreten zu lassen, wenn seine beiden
Seiten unter der Einwirkung des Antriebsdruckmittels stehen, kann das Verschlußstück
als Differentialkolben gestaltet sein, dessen größere Druckfläche sich auf der dem
Sitz des Verschlußstückes abgewendeten Seite befindet und den erwähnten Druckraum
begrenzt. Eine wegen ihrer einfachen baulichen Ausgestaltung bevorzugte Ausführungsform
besteht jedoch erfindungsgemäß darin, daß als Verschlußstück eine Membran angeordnet
ist, welche auf ihrer dem Sitz abgewendeten Seite durch eine Feder belastet ist
und bei einer Druckbeaufschlagung dieser Seite auf den Sitz bewegt wird, so daß
der Durchgang des Antriebsdruckmittels zum Antriebsteil der Pumpe gesperrt wird.
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Der in der Absperrstellung des Verschlußstückes unter dem Druck des
Antriebsdruckmittels stehende Druckraum bedarf einer Druckentlastung, sobald der
Förderdruck
der Pumpe unter den vorbestimmten Mindestwert gesunken und eine Rückverstellung
des Verschlußstückes in die Offenstellung erforderlich ist. Die zu diesem Zweck
vorhandene Druckentlastungsleitung kann hierfür von dem in Ab-
hängigkeit
vom Pumpenförderdruck wirkenden Ventil derart gesteuert sein, daß die Druckentlastungsleitung
geöffnet ist, solange der Pumpenförderdruck unter dem durch die Feder- oder Gewichtsbelastung
des Ventils vorbestimmten Mindestwert liegt, wohingegen ein Schließen der Druckentlastungsleitung
eintritt, wenn der Pumpenförderdruck die gewünschte Größe erreicht hat. Zur Vereinfachung
der Bauweise ist indessen erfindungsgemäß als Druckentlastungsleitung eine ständig
offene Drosselbohrung vorhanden, welche hinreichend klein ist, um einen schnellen
Druckaufbau im Druckraum zustande kommen zu lassen, jedoch die Entlüftung
des Druckraumes zu ermöglichen, nachdem durch das vom Pumpenförderdruck abhängige
Ventil die Zufuhr des Antriebsdruckmittels zum Druckraum unterbrochen ist.
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Die Einzelausgestaltung ist zur weiteren Vereinfachung der Bauweise
und mit dem Ziel der Erreichung gedrängter Bauabmessungen vorteilhaft derart gewählt,
daß der Rand der Membran zwischen zwei tellerförmigen Gehäuseteilen gefaßt ist,
von denen ein Gehäuseteil an einem in Richtung der Membran vorstehenden inneren
Stutzen den Sitz und im rechten Winkel zum Stutzen den Anschluß für die Druckmittel-Zuführungsleitung
aufweist, während der andere, zusammen mit der Membran den Druckraum bildende und
das Widerlager für eine die Meinbran belastende Kegelfeder aufweisende Gehäuseteil
in einer Bohrung das Ventil mit Belastungsfeder enthält.
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Das unter der Einwirkung des Pumpenförderdruckes stehende, die Zufuhr
des Antriebsdruckmittels zum Druckraum beherrschende Ventil kann in verschiedener
Weise gestaltet sein. Eine baulich einfache Ausführung besteht erfindungsgemäß darin,
daß in die Durchgehende, an beiden Enden mit Innengewinde versehene Bohrung des
den Druckraum aufweisenden Gehäuseteiles einerseits eine Hohlschraube einstellbar
eingreift, welche eine über ein in der Hohlschraube zentriertes Druckstück auf eine
Verschlußkugel wirkende Feder abstützt, und andererseits eine Buchse eingeschraubt
ist, die den Sitz der Verschlußkugel bildet und von einem Stößel axial durchsetzt
ist, der am einen Ende vom Pumpenförderdruck beaufschlagt ist und mit dem anderen
Ende auf die Verschlußkugel drückt, deren Sitz den Abschluß einer Buchsenkammer
bildet, welche über Querbohrungen in der Buchsenwand und über eine Umfangsmit der
Buchse mit einem in den Gehäuseteilen angeordneten Kanal in Verbindung steht, welcher
in dem das zuströmende Antriebsdruckmittel enthaltenden Raum des den Sitz des Verschlußstückes
aufweisenden Gehäuseteiles mündet, wobei ferner in die Bohrung Kanäle münden, die
in der Strömungsrichtung des Antriebsdruckmittels hinter dem Sitz der Verschlußkugel
angeordnet sind und von denen ein Kanal mit dem Druckraum in Verbindung steht, während
der andere Kanal über die Drosselbohrung in die freie Atmosphäre mündet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung im Schnitt
dargestellt. Der tellerförmige Gehäuseteil 1 bildet bei 2 den Anschluß für
eine das Antriebsdruckmittel zuführende Leitung. F-in im Gehäuseteil 1 nach
innen vorstehend angeordneter Stutzen 3, der zum Antriebsteil einer nicht
dargestellten, vom Antriebsdruckmittel angetriebenen Pumpe führt, bildet den Sitz
4 für ein Verschlußstück, welches als Membran 5 ausgeführt ist. Die Membran
5 stellt im Verein mit dem Sitz 4 ein Durchgangsabsperrventil für das Antriebsdruckmittel
dar.
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Es ist gefordert, daß das Durchgangsabsperrventil zwecks Stillsetzens
der Pumpe schließt, sobald der Pumpenförderdruck eine bestimmte Größe erreicht hat.
Zu diesem Zweck ist die Membran 5 auf ihrer dem Sitz 4 zugewendeten Seite
größer gehalten als die vom Sitz 4 umgrenzte Fläche, so daß auf dieser Membranseite
eine Druckfläche gebildet ist, welche ständig vom Antriebsdruckmittel beaufschlagt
ist, gleichwohl, ob die Membran 5 sich in der dargestellten, den Durchgang
des Antriebsdruckmittels zulassenden öffnungsstellung befindet oder in die Schließstellung
bewegt ist, in der sie auf dem Sitz 4 aufliegt. Die schließseitig -von der Membran
5 über die Schließfläche vorstehend gebildete Druckfläche ist so groß, daß
bei deren Beaufschlagung durch das Antriebsdruckmittel eine Kraft entsteht, welche
eine Kegelfeder 6 überwindet, die auf die dem Sitz 4 abgewendete Seite der
Membran 5 drückt.
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Die Kegelfeder 6 befindet sich in einem Druckraum
7, der vom teHerförmigen Gehäuseteil 8 und von der Membran
5 gebildet ist. Der Druckraum 7
steht über einen Kanal 9 mit
einer Bohrung 10 in Verbindung, welche über einen weiteren Kanal
11,
der durch eine Drosselbohrung 12 verengt ist, in die freie Atmosphäre
entlüftet ist. In die Bohrung 10 ist eine Buchse 13 eingeschraubt,
welche von einem Stößel 14 axial durchsezt ist. Der Stößel 14 ist auf seiner nach
außen gekehrten Seite in Pfeilrichtung vom Pumpenförderdruck belastet, der durch
eine an die Buchse 13 angeschlossene nicht dargestellte Leitung zugeführt
ist. Unter Einwirkung des Pumpenförderdruckes drückt der Stößel 14 auf eine Verschlußkugel
15, welche durch eine Tellerfedersäule 16 über das Druckstück
17 auf ihren von der Buchse 13 gebildeten Sitz 18 gedrückt
wird. Der Sitz 18 bildet den Abschluß eines Buchsenraumes 19, der
über Querbohrungen 20, die Umfangsnut 21 und den die Gehäuseteile 8 und
1 durchsetzenden Kanal 22 in ständig offener Verbindung mit dem auf der Zuströmseite
des Sitzes 4 gelegenen Innenraum 23 des Gehäuseteiles 1 steht, so
daß der Buchsenraum 19
stets dem Druck des Antriebsdruckmittels ausgesetzt
ist.
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Sobald der den Stößel 14 belastende Pumpenförderdruck einen vorbestimmten
Wert -überschreitet, überwiegt die aus dem Förderdruck resultierende Belastung des
Stößels 14 die Kraft der Tellerfedersäule 16, und es wird die. Verschlußkugel
15 durch den Stößel 14 von ihrem Sitz 18 abgehoben. Das Antriebsdruckmittel
strömt hierdurch über die Bohrung 10 und den Kanal 9 in
- den Druckraum 7 und bewegt, unterstützt durch die Kraft der Kegelfeder
6, die Membran 5 auf ihren Sitz 4, so daß der Durchgang des Antriebsdruckmittels
zum Antriebsteil der Pumpe unterbrochen ist. Gleichzeitig entweicht ein Teil des
aus dem Buchsenraum 19 der Bohrung 10
zuströmenden Antriebsdruckmittels
durch den Kanal 11 und die Drosselbohrung 12 ins Freie. Da der entweichende
Teil wegen der Enge der Drosselbohrung
12 gering ist, wird die Membran
5 durch das Antriebsdruckmittel in der Schließlage auf ihrem Sitz 4 gehalten,
so lange der Pumpenförderdruck so groß ist, daß der Stößel 14 die Verschlußkugel
15 vom Siz 18 abgehoben hält und mithin die Verbindung des Druckraumes
7 mit dem Raum 23 des Gehäuseteiles 1 aufrechterhalten ist.
Erst wenn der Pumpenförderdruck unter den vorbestimmten Wert absinkt und die Kraft
der Tellerfedersäule 16 die aus dem Pumpenförderdruck herrührende Belastungskraft
des Stößels 14 überwiegt und demzufolge die Verschlußkugel 15 wieder auf
ihren Sitz 18 gelangt, erfolgt über die Kanäle 9 und 11 sowie
über die Drosselbohrung 12 ein Druckabbau im Druckraum 7. Die Beaufschlagung
der über die Sitzfläche 4 vorstehenden schließseitigen Druckfläche der Membran
5 bewirkt daher die Verstellung der Membran 5 in die dargestellte
Öffnungslage, so daß das Antriebsdruckmittel nunmehr durch den Stutzen
3 dem Antriebsteil der Pumpe wieder zuströmen und die Pumpe in Betrieb setzen
kann.
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Zur Einstellung der Druckhöhe des Pumpenförderdruckes, bei welcher
der beschriebene Steuervorgang ausgelöst wird, greift in die Bohrung 10 eine
Hohlschraube 24 ein, welcheein einstellbares Widerlager der Tellerfedersäule
16 bildet und zugleich dazu dient, das Druckstück 17 mittels seines
Fortsatzes 25
zu zentrieren.
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Am Ausführungsbeispiel ist erkennbar, daß das Steuerventil sich durch
eine einfache, gedrängte Bauweise auszeichnet. Der Antriebsmitteldruck beeinflußt
die öffnungs- und Schließfunktion der Verschlußkugel 15 nur unbedeutend,
weil die von ihm auf die Verschlußkugel ausgeübte Kraft im Verhältnis zur Belastungskraft
des Stößels 14, herrührend aus dem Pumpenförderdruck, ferner im Verhältnis zur Kraft
der Tellerfedersäule 16 gering ist. Infolgedessen ist die Wirkungsweise des
Steuerventils im wesentlichen unabhängig von Druckschwankungen im Antriebsdruckmittel.