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Über einen Kolben und einen Stößel druckmittelbetätigtes Ventil Es
ist bereits ein Absperrventil mit einer druckmittelbetätigten Stößelanordnung bekannt,
durch die ein Verschlußstück von einer außerhalb des Durchflußkanals liegenden Stellung
in eine Schließstellung auf seinem den Strömungsweg umgebenden Sitz verlagert werden
kann. Ein am Verschlußstück angreifender und im Ventilgehäuse abdichtend geführter
Betätigungsstößel ist zwecks Druckentlastung mit einer in den Durchflußkanal mündenden
Bohrung versehen, durch welche der im Durchflußkanal herrschende Druck einer Fläche
des Stößels zugeführt wird, welche hinsichtlich der dem Durchflußkanal ausgesetzten
Stirnfläche des Stößels entgegengesetzt gerichtet ist.
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Es sind auch bereits Ventile bekannt, die unter Verwendung eines Druckmittels
ferngesteuert werden. Weiterhin sind bereits Ventile mit selbsttätig in Strömungsrichtung
schließenden Verschlußkörpern bekannt, die mittels eines Stößels von Hand in eine
Offenstellung seitlich vom Durchflußkanal verlagert werden können.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines druckmittelbetätigten
Ventils, das sowohl auf den Höchst- als auch den Tiefstdruck des Antriebsdruckmittels
ansprechend schließt.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch ein
über einen Kolben und einen Stößel druckmittelbetätigtes Ventil, das bei über-und
Unterschreiten eines vorbestimmten Druckes des Antriebsdruckmittels geschlossen
wird und das dadurch gekennzeichnet ist, daß a) der druckentlastete Stößel mit dem
Kolben nur in kraftschlüssiger Verbindung steht, b) der Kolben als Niederdruckkolben
in Schließrichtung unter dem Druck einer Feder und in Öffnungsrichtung unter dem
Druck des Antriebsdruckmittels steht, c) zum Stößel ein zweiter Stößel gleichachsig
angeordnet ist, der mit einem Hochdruckkolben formschlüssig verbunden ist, d) der
Hochdruckkolben in Öffnungsrichtung unter dem Druck einer Feder und in Schließrichtung
unter dem Druck des Antriebsdruckmittels steht. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
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Das Ventil nach der Erfindung kann vorteilhaft in ferngesteuerten
Anlagen eingesetzt werden, um eine Leitung abzusperren, wenn der Druck des von einer
Fernbetätigungseinrichtung gelieferten Antriebsdruckmittels einen vorbestimmten
Wert überschreitet oder einen vorbestimmten Wert unterschreitet. Die Erfindung wird
nun näher an Hand von Zeichnungen erläutert, in denen zeigt F i g. 1 teilweise im
Schnitt ein Ventil nach der Erfindung und F i g. 2 bis 6 Längsschnitte durch verschiedene
Ausführungsformen der Erfindung.
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Wie F i g. 1 zeigt, befindet sich das kugelförmige Verschlußstück
8 in Offenstellung innerhalb einer seitlich vom Durchflußkanal6 vorgesehenen Kammer
26 und wird in dieser Kammer durch eine aus drei Fingern bestehende Halterung 27
festgehalten. Das Verschlußstück 8 kann mit Hilfe eines Stößels 28 in den Durchflußkanal6
gestoßen werden, wodurch das Ventil geschlossen wird. Das Verschlußstück 8 kann
mit Hilfe einer durch ein Handrad betätigbaren Spindel 14 aus der Schließstellung
in die Offenstellung gebracht werden. Die zur Betätigung des Stößels 28 vorgesehene
Einrichtung ist mit Hilfe des Zwischenstückes 29 am Ventilgehäuse befestigt.
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Wie F i g. 2 zeigt, ist die Halterung 27 für das Verschlußstück 8
am Zwischenstück 29 mittels eines Sprengringes 30 befestigt, der an einem
Flansch 31
der Halterung 27 anliegt. Der Stößel 28 ist in einer Mittelbohrung
des Zwischenstückes 29 abdichtend geführt und weist einen verdickten Kolbenteil
33 auf, der in der unteren erweiterten Bohrung 34 gleitend geführt ist, die
durch einen Verschlußstöpsel 35 abgeschlossen wird. Die beiden Stirnflächen des
Kolbenteiles 33 sind flächenmäßig gleich den Stirnflächen des Stößels 28. Die obere
Stirnfläche des Kolbenteiles 33 steht über einem im Stößel 28 verlaufenden
Kanal
39 mit dem Durchlaßkanal des Ventilgehäuses in Verbindung, so daß der Stößel 28
in bezug' auf den im Ventilgehäuse herrschenden Druck entlastet ist.
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Das von einer äußeren Quelle kommende Antriebsdruckmittel wird über
eine Leitung 40 sowie einen Kanal 41 in eine das obere Ende des Stößels 28 umschließende
Kammer 42 geführt. Die Kammer 42 steht über einen im Stößel 28 verlaufenden Kanal
43 mit der Bohrung-34 in Verbindung, so daß der Stößel 28 auch in bezug auf den
Druck des über die Leitung 40 zugeführten Antriebsdruckmittels entlastet ist. Das
Zwischenstück 29 ist am oberen Ende mit einem Innengewinde 44 versehen, in die ein
die Kammer 42 umschließender Gehäusekörper 46 eingeschraubt ist, der am, oberen
Ende eine Kappe 47 trägt.
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Im Gehäusekörper 46 ist ein Niederdruckkolben 48 verschiebbar angeordnet,
dessen fortsatzartig ausgebildetes unteres Ende abdichtend in die Kammer 42 eingeführt
ist und am Stößel 28 anliegt. Die Aufwärtsbewegung des Niederdruckkolbens 48 wird
durch eine Schulter 50 begrenzt, die am unteren Ende eines Futterstückes 51 vorgesehen
ist, das innerhalb des Körpers mit Hilfe eines Sprengringes 52 festgehalten ist.
Der Niederdruckkolben 48 ist mit Hilfe einer Feder 53 nach unten vorgespannt, die
gegen einen Druckring 54 am oberen Ende des Kolbens 48 drückt. Das obere Ende liegt
an einer Anschlagmutter 55 an, die durch eine Kontermutter 56 festgestellt ist.
Auf diese Weise kann die Federvorspannung eingestellt werden.
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Der Niederdruckkolben 48 ist mit einer zentralen Bohrung versehen,
in der ein zweiter Stößel 57 geführt ist, dessen oberes Ende als Hochdruckkolben
59 ausgebildet ist. Vom Hochdruckkolben 59 steht oben eine stangenförmige Verlängerung
60 ab, die durch ein überwurfmutterartiges Gehäuse 61 abdichtend hindurchgeführt
ist, das bei 62 in das obere Ende des Niederdruckkolbens 59 eingeschraubt ist. Der
Hochdruckkolben 59 ist mit Hilfe einer Feder 65 nach oben vorgespannt, die an ihrem
oberen Ende an einer auf die Verlängerung 60 aufgeschraubte Mutter 66 anliegt, die
durch eine Kontermutter 67 gehalten ist. Das untere Ende der Feder 65 trifft gegen
das Gehäuse 61. Die Vorspannung der Feder 65 läßt sich durch entsprechende Verstellung
der Mutter 66 einstellen. Die auf dem Hochdruckkolben 59 einwirkende Federspannung
ist zu der auf den Niederdruckkolben 48 einwirkenden Federspannung entgegengesetzt
und sucht den Kolben 59 vom Stößel 28 fernzuhalten.
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Der zweite Stößel 57 sowie der Hochdruckkolben 59 ist mit einer
Mittelbohrung 68 versehen, die die Kammer 42 mit der oberen Stirnfläche des Hochdruckkolbens
59 verbindet. Ein in der Kammer 42 befindliches Antriebsdruckmittel sucht also den
Hochdruckkolben 59 gegen die Kraft der Feder 65 nach unten und den Niederdruckkolben
48 gegen die Kraft der Feder 53 nach oben zu drücken. Falls also der Druck des Antriebsdruckmittels
in der Kammer 42 unter einen vorgegebenen Wert abfällt, wird der Niederdruckkolben
48 durch die Feder 53 nach unten geschoben und dadurch das Absperrstück 8 durch
den Stößel 28 in die Schließstellung gestoßen. Falls andererseits der Druck
des Antriebsdruckmittels in der Kammer 42 auf einen vorgegebenen Höchstwert ansteigt,
wird der Hochdruckkolben 59 entgegen der auf ihn einwirkenden Kraft der Feder 65
nach unten bewegt und dadurch das Verschlußstück 8 wiederum in Schließstellung
gebracht. Das Verschlußstück 8 wird also in Schließstellung gebracht, wenn der Druck
des Antriebsdruckmittels einen vorgegebenen Höchstwert überschreitet oder einen
vorgegebenen Tiefstwert unterschreitet.
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Das Zwischenstück 29 besitzt eine kegelige Sitzfläche 69, die einer
im Ventilgehäuse vorgesehenen Sitzfläche angepaßt ist, so daß das Zwischenstück
29
mit Hilfe einer überwurfmutter am Ventilgehäuse lösbar befestigt werden
kann. In der Sitzfläche 69 ist eine Nut 70 für einen Dichtring vorgesehen. In F
i g. 2 bezeichnen die Bezugszahlen 32, 36, 37, 38, 45, 49, 58, 63 und 64 Dichtringe.
Da die Betätigungseinrichtung für das Verschlußstück 8 aus gleichachsig und konzentrisch
angeordneten Bauelementen aufgebaut ist, wird die Gefahr einer Verklemmung weitgehend
vermieden. Darüber hinaus wird ein einfacher, kompakter Aufbau erzielt.
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Die in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet
sich von der Ausführungsform nach F i g. 2 lediglich dadurch, daß das Ventil auch
noch geschlossen wird, wenn der Druck des durch das Ventilgehäuse strömenden Mediums
einen vorgegebenen Höchstwert überschreitet.
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In F i g. 3 sind die bereits an Hand von F i g. 2 erläuterten Bauteile
mit der gleichen Bezugszahl bezeichnet, jedoch ist in F i g. 3 der Bezugszahl noch
die Ziffer "1" vorangestellt. Auch hier wird das Verschlußstück 108 in der
Offenstellung durch eine Halterung 127 gehalten, die im Zwischenstück 129 mit Hilfe
eines Sprengringes 130 gehalten ist, der am Flansch 131 der Halterung 127 anliegt.
Der Stößel 128 weist einen Kolbenteil 133 auf, der in der Bohrung
134 angeordnet ist. Der Stößel 128 ist in der gleichen Weise wie bei
der Ausführungsform nach F i g. 2 druckentlastet.
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Das von einer äußeren Quelle stammende Antriebsdruckmittel wird über
die Leitung 140 und den Kanal 141 in die Kammer 142 eingeführt,
die oben durch die Stirnfläche des Niederdruckkolbens 148 begrenzt wird. Die Aufwärtsbewegung
des Niederdruckkolbens 148 wird durch einen Sprengring 150 begrenzt, der in einem
gleichachsig zur Bohrung 134 und zur Kammer 142 angeordneten Eigensteuerstößel
151 sitzt, der verschiebbar im Zwischenstück 129 geführt ist und dessen
Aufwärtsbewegung durch eine im Zwischenstück 129 vorgesehene Schulter
152 begrenzt wird.
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Der Niederdruckkolben 148 ist durch eine Feder 153 nach unten vorgespannt,
deren unteres Ende am Flansch 1.54 anliegt und deren oberes Ende an einer Einstellmutter
155 anliegt, die durch eine Kontermutter 156 festgehalten ist. Sowohl die Einstellmutter
155 als auch die Kontermutter 156 sind in das obere Ende des Eigensteuerstößels
151 eingeschraubt.
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Der vom Hochdruckkolben 159 nach unten abstehende Stößel
157 liegt an der oberen Stirnfläche des Stößels 128 an. Die obere Verlängerung
160 des Hochdruckkolbens 159 erstreckt sich durch eine im Niederdruckkolben 148
vorgesehene Mittelbohrung nach oben und ist am oberen Ende von einer Feder 165 umschlossen,
die zwischen dem oberen Ende des Kolbens 148 und einer Einstellmutter 166 angeordnet
ist, die auf das obere Ende der Verlängerung 160 aufgeschraubt ist und durch eine
Kontermutter 167 festgehalten ist. Der Stößel 157 wird also durch die Feder
148 nach unten vorgespannt.
Der Eigensteuerstößel 1.51 ist
abdichtend innerhalb des Zwischenstückes 129 geführt und weist eine Bohrung 175
auf, die sich zwischen seiner unteren Stirnfläche und der Schulter 152 erstreckt.
Die Schulter 152 ist flächenmäßig größer als die untere Stirnfläche des Eigensteuerstößels
151 ausgebildet, wodurch das im Ventilgehäuse vorhandene, unter Druck stehende Medium
den Eigensteuerstöße1151 nach unten zu drücken sucht. Der Eigensteuerstöße1151 ist
nun durch eine Feder 176 nach oben vorgespannt, die am oberen Ende 177 des Zwischenstückes
129 aufliegt und gegen eine auf das obere Ende des Eigensteuerstößels 151 aufgeschraubte
Einstellmutter 178 drückt, die durch eine Kontermutter 179 festgehalten ist.
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Das von einer äußeren Quelle stammende Antriebsdruckmittel wird von
der Zuleitung 140 über eine im Eigensteuerstößel 151 vorgesehene Ringnut 141 sowie
Radialbohrung 180 in die Kammer 142 eingeführt. Unterhalb des Hochdruckkolbens 159
befindet sich eine Distanzhülse 181, die mit Hilfe eines Sprengringes 183 im Eigensteuerstößel
151 festgehalten ist und den Hochdruckkolben 159 vom Kolbenteil 133 des Stößels
128 abdichtet. Der zwischen Hochdruckkolben 159 und Distanzhülse 181 vorhandene
Zwischenraum 185 steht über einen durch den Hochdruckkolben 159 sowie dessen Verlängerung
160 verlaufenden Kanal 184 mit der Atmosphäre in Verbindung. Der Zwischenraum
185 steht wiederum über einen im Eigensteuerstöße1151 verlaufenden Kanal 186 mit
dem vom Einsatzkörper 167 und dem Eigensteuerstößel 151 begrenzten Zwischenraum
187 in Verbindung, der wiederum über einen Kanal 188
mit der unteren Stirnfläche
des Stößels 128 verbunden ist. Da die Stirnfläche der Verlängerung 160 flächenmäßig
gleich der unteren Stirnfläche des Kolbenteiles 133 ist, ergibt sich auf diese Weise
auch eine Druckentlastung des Stößels 128 in bezug auf den Atmosphärendruck.
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Das über die Leitung 140 von einer äußeren Quelle zugeführte Antriebsdruckmittel
sucht den Hochdruckkolben 159 entgegen der Kraft der Feder 165 und dem im Raum 185
herrschenden Atmosphärendruck nach unten und den Niederdruckkolben 148 entgegen
der Kraft der Feder 153 und dem Atmosphärendruck nach oben zu bewegen. Das im Ventilgehäuse
vor- . handene Medium sucht den Eigensteuerstöße1151 entgegen der Kraft der Feder
176 nach unten zu bewegen. Das Verschlußstück 108 wird also in Schließstellung gestoßen,
wenn der Druck des Antriebsdruckmittels einen vorgegebenen Tiefstwert unter- ; schreitet
oder einen vorgegebenen Höchstwert überschreitet oder wenn der Druck des im Ventilgehäuse
vorhandenen Mediums einen vorgegebenen Höchstwert überschreitet.
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In F i g. 3 bezeichnen die Bezugszahlen 132, 136, ; 137, 1371, 138,
149, 158, 163, 164, 171, 172, 173, 174 und 182 Dichtringe.
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Die Ausführungsform nach F i g. 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform
nach F i g. 3 lediglich dadurch, daß der Eigensteuerstöße1251 eine entgegengesetzte
Wirkungsweise besitzt. Die Schulter 252 steht nämlich nicht mit dem Ventilgehäuse
in Verbindung, so daß das im Ventilgehäuse vorhandene Medium den Stößel 251 nach
oben zu drücken sucht. Am oberen Ende des Stößels 251 ist eine Mutter 288 vorgesehen,
an der die Feder 276 mit ihrem unteren Ende anliegt. Das obere Ende der Feder 276
liegt an der Einstellmutter 278 an, die in das Gehäuse eingeschraubt ist und durch
eine Kontermutter 279 festgehalten wird. Die Feder 276 sucht also den Eigensteuerstößel
251 entgegen dem Druck des im Ventilgehäuse vorhandenen Mediums nach unten zu drücken.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 wird also das Verschlußstück 108 in Schließstellung
gestoßen, wenn der Druck des über die Leitung 140 zugeführten Antriebsdruckmittels
einen vorgegebenen Tiefstwert unterschreitet oder einen vorgegebenen Höchstwert
überschreitet oder wenn der Druck des im Ventilgehäuse vorhandenen Mediums einen
vorgegebenen Tiefstwert unterschreitet.
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Bei den Ausführungsformen nach F i g. 5 und 6 ist der Stößel
351 wie bei der Ausführungsform nach F i g. 3 durch eine Feder 176 vorgespannt.
Die Schulter 152 steht über einen im Stößel 351 verlaufenden Kanal mit dem Inneren
des Ventilgehäuses in Verbindung und ist flächenmäßig in bezüg auf die untere Stirnfläche
des Stößels 351 derart ausgebildet, daß es unter dem Druck des im Inneren des Ventilgehäuses
vorhandenen Mediums nach unten gedrückt wird. Im Stößel 351 ist der mit einem Kolbenteil
333 versehene Stößel 328 abdichtend geführt. Der Stößel 328 ist über
den Kanal 339 in bezug auf den im Inneren des Ventilgehäuses herrschenden
Druck entlastet. Der Kolbenteil 333 des Stößels 328 gleitet innerhalb der Bohrung
334.
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Im oberen Teil des Stößels 351 ist ein Niederdruckkolben 348 gleitend
geführt, der auf seiner Außenfläche mit einer Nut 391 versehen ist, die über eine
im Stößel 351 vorgesehene Radialbohrung 380 mit der Leitung 140 in Verbindung
steht. Im unteren Endteil des Kolbens 348 ist der Stößel 328 abdichtend geführt.
Im oberen Endteil des Kolbens 348 ist eine größere Bohrung 342 vorgesehen, in der
ein Kolben 348 abdichtend geführt ist. Die Nut 391 steht über eine Radialbohrung
390 mit der Mittelbohrung 342 in Verbindung, wodurch das über die Leitung 140 zugeführte
Antriebsdruckmittel auf den Kolben 359 einwirken kann.
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Die Aufwärtsbewegung des Kolbens 348 in bezug auf den Stößel 351 wird
durch einen Sprengring 150 begrenzt, der in einer am oberen Ende des Stößels 351
befestigten Hülse 3511 sitzt. Der Kolben 348 ist durch eine Feder 153 nach unten
vorgespannt, die zwischen dem Flansch 354 und einer Einstellmutter 155 angeordnet
ist, die in das obere Ende der Hülse 3511 eingeschraubt ist und durch eine Kontermutter
156 festgehalten wird.
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Die Aufwärtsbewegung des Kolbens 359 wird durch einen Sprengring 392
begrenzt, der im Kolben 348 sitzt. Der Kolben 359 ist durch eine ?Feder 365 vorgespannt,
die zwischen dem oberen Ende des Kolbens 359 und einer Einstellmutter 393 angeordnet
ist, die in das obere Ende des Kolbens 348 eingeschraubt ist und durch eine Kontermutter
394 festgehalten wird.
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Der Kolben 359 ist mit einem Kanal 384 versehen, der mit einem im
Stößel 328 verlaufenden Kanal 343 in Verbindung steht, der in die untere Stirnfläche
des Kolbenteiles 333 des Stößels 328 mündet. Auf diese Weise herrscht in der Bohrung
334 Atmosphärendruck. Die Bohrung 334 ist über einen Kanal 338 mit dem unterhalb
dem Stößel 351 liegenden Raum 387 verbunden, in dem daher auch Atmosphärendruck
herrscht. Das im Ventilgehäuse vorhandene Medium sucht den Stößel 351 entgegen der
Kraft der Feder 176 nach unten zu bewegen. Das im Ventilgehäuse
vorhandene
Medium greift aber auch an das untere Ende des Kolbens 348 an und sucht diesen
gegen die Kraft der Feder 153 nach oben zu drücken. Falls der Druck des im Ventilgehäuse
vorhandenen Mediums zur Überwindung der Kraft der Feder 153
nicht ausreicht,
wird der Kolben 348 durch die Feder 153 nach unten bewegt, wodurch das Verschlußstück
108 in Schließstellung gestoßen wird, da der Kolben 348 an den Kolbenteil
333 des Stößels 328 angreift. Das über die Leitung 140 in die Kammer 342
eingeführte Antriebsdruckmittel sucht den Kolben 359 entgegen der Kraft der Feder
365 und des nicht kompensierten Teiles des Atmosphärendruckes nach oben zu drücken.
Falls der Druck des über die Leitung 140 zugeführten Antriebsdruckmittels
zur Überwindung der Kraft der Feder 365 nicht ausreicht, bewegt sich der Kolben
359 nach unten, wodurch das Verschlußstück 108 des Ventils durch den Stößel 328
in Schließstellung gebracht wird.
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Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 wird also das Verschlußstück
in Schließstellung gebracht, wenn der Druck des über die Leitung 140 zugeführten
Antriebsdruckmittels einen vorgegebenen Tiefstwert unterschreitet oder wenn der
Druck des das Ventil durchströmenden Mediums einen vorgegebenen Höchstwert überschreitet
oder einen vorgegebenen Tiefstwert unterschreitet.
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In F i g. 5 bezeichnen die Bezugszahlen 363 und 374 Dichtringe.
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Die Ausführungsform nach F i g. 6 unterscheidet sich von der Ausführungsform
nach F i g. 5 lediglich dadurch, daß der Verschlußkörper 108 nicht bei Erreichen
eines Tiefstwertes des über die Leitung 140
zugeführten Antriebsdruckmittels,
sondern bei Erreichen eines Höchstwertes in Schließstellung gebracht wird. Der Kolben
448 weist im Gegensatz zum Kolben 348 nach F i g. 5 am oberen Ende
keinen hülsenförmigen Fortsatz auf. Der Kolben 248 besitzt eine zylindrische
Bohrung 485, in der der Kolben 459 abdichtend geführt ist. Die obere Stirnfläche
des Kolbens 459 steht über eine Bohrung 490 und die Nut
391 mit der Zuleitung 140 für das von einer äußeren Quelle stammende
Antriebsdruckmittel in Verbindung. Im oberen Endteil des Kolbens 448 ist
eine Hülse 495 angeordnet, die durch einen Sprengring 496 festgehalten ist.
Der Kolben 459 besitzt eine nach oben abstehende stangenförmige Verlängerung
460, die durch die Hülse 495 abdichtend hindurchgeführt ist. Die Verlängerung
460 ist durch die Feder 165 nach unten vorgespannt, die zwischen der Hülse 495 und
einer Einstellmutter 166 angeordnet ist, die auf die Verlängerung 460 geschraubt
ist und durch eine Kontermutter 167 festgehalten wird.
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Die untere Stirnfläche des Kolbens 459 steht über einen Kanal
484 mit der Atmosphäre in Verbindung. Der Stößel 351 wirkt in der gleichen
Weise wie der Stößel 351 in der Ausführungsform nach F i g. 5, der Kolben
448 wirkt in der gleichen Weise wie der Kolben 348 in der Ausführungsform
nach F i g. 5. Das in der Kammer 442 befindliche Antriebsdruckmittel sucht
jedoch den Kolben 459 gegen die Kraft der Feder 165 nach unten zu drücken. Falls
also der Druck des Antriebsdruckmittels einen vorgegebenen Höchstwert unterschreitet,
wird der Kolben 459 nach unten bewegt und das Verschlußstück 108 dadurch durch den
Stößel 328 in Schließstellung gebracht.
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In den F i g. 5 und 6 bezeichnen die Bezugszahlen 338, 349, 3491,
363, 449, 463 und 464 Dichtringe.