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Absperrventil Die Erfindung betrifft ein Absperrventil, insbesondere
ein Regelventil reit einem den Durchflußkanal abschließenden Hauptventil, dessen
rückseitiger Druckraum mit einer vom Einströmkanal abgezweigten, zum Ausströmkanal
geführten Hilfsleistung verbunden ist, in der ein vorzugsweise magnetbetätigtes
Hilfsventil angeordnet ist, mit einer dem Hauptventil zugeordneten selbsttätigen
Drosseleinrichtung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorkehrungen dafür zu treffen,
daß (z. B. bei einer Lastenhebebühne od. dgl.) eine konstante Kolbengeschwindigkeit
bei unterschiedlichen äußeren Belastungen erzielt wird, ohne aufwendige zusätzliche
Kontroll- und Regeleinrichtungen zur überwachung und Regelung des Mediumdruckes
anbringen zu müssen.
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Es soll ein Ventil geschaffen werden, das bei einfacher Ausbildung
sowohl die Durchflußmenge eines flüssigen Mediums trotz unterschiedlicher Drücke
und Druckschwankungen ohne zusätzliche, außerhalb des Ventilgehäuses angeordnete
Steuergeräte konstant bleiben läßt als auch beim Öffnen und Schließen des Ventils
dämpfend wirkt. Mit einem solchen Ventil wird vermieden, daß z. B. eine Lastenhebebühne,
ein hydraulischer Aufzug od. dgl. ruckartig anfährt und sofort stoßartig auf volle
Geschwindigkeit gebracht wird.
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Ein bekanntes Ventil ist zwar mit einer Mengenreguliervorrichtung
ausgerüstet. Diese Mengenreguliervorrichtung wird aber nicht vom Druck des Wassers
betätigt, sondern von der Strömung des Wassers (Strömungsdruck).
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Das bedeutet, daß die Drosseleinrichtung erst wirksam wird, wenn das
Ventil geöffnet ist und der Drosselkörper durch danach auftretende starke Strömung
des Wassers gegen die Kraft einer Feder mitgenommen wird. Außerdem wird die Drosseleinrichtung
beim Öffnen und Schließen des Ventils nicht wirksam, weil im Bereich des Dosselkörpers
keine Strömung vorhanden .ist, durch welche der Drosselkörper notwendigerweise mitgenommen
werden müßte.
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Daher ist auch eine Dämpfung (Drosselung der Durchfiußmenge) beim
öffnen und Schließen des Ventils nicht möglich. überdies ist die Drosseleinrichtung,
die als loser Körper in der Strömung schwebt, der wirbelnden Strömung des Wassers
voll ausgesetzt, wodurch wiederum starke Schwankungen der Durchflußmenge verursacht
werden. Diese Nachteile vermeidet die Erfindung.
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Erfindungsgemäß ist dazu die Drosseleinrichtung dem Hauptventil in
Durchflußrichtung nachgeschaltet und hat einen rückseitigen Druckraum, der über
eine Druckleitung mit dem Einströmkanal verbunden ist, in welchem Druckraum eine
Fläche der Drosseleinrichtung vom Druck zu beaufschlagen ist.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch ein druck- und stromloses Ventil, F i g. 2
einen Schnitt durch dasselbe Ventil bei stromloser Magnetspule und unter Druck stehendem
Einströmkanal, F i g. 3 einen Schnitt durch ein abgeändertes Ausführungsbeispiel.
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Ein Gehäuse 10 besitzt jeweils einen Einströmkanal 11 und einen gegenüberliegenden
Ausströmkanal12, der innen in eine axiale Gehäusebohrung 14 mündet, die sich nach
oben in eine zylindrische Kernbohrung 15 geringeren und nach unten in eine andere
zylindrische Kernbohrung 16 größeren Durchmessers fortsetzt. Diese ist in
ihrem oberen Bereich mit einem Gewinde 16a versehen, das jedoch nicht ganz bis an
ihren oberen Rand heranführt.
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An dem Kopfende der Kernbohrung 15 schließt sich ein zylindrischer
Druckraum 17 größeren Durchmessers an, über dem ein Sackloch 18 im Ventilgehäuse
10 versenkt ist. In dem Sackloch 18 stützt sich eine Druckfeder 19 ab und wirkt
auf einen im oberen Bereich der Kernbohrung 15 eingepaßten Ventileinsatz 20 mit
Ringdichtung 21. Um der Druckfeder 19 im Ventileinsatz 20 einen Halt
zu geben, besitzt dieser eine mittlere Ausnehmung 22, die sich nach oben
hin zu einer flachen Vertiefung 23 erweitert.
Das Ventilgehäuse
10 zeigt einen oberen axialen Ansatzkopf 24, :der mit einem Außengewinde 24a versehen
ist und eine Aussparung 25 mit einer randseitigen Ringnut 25a trägt. Von
dieser leitet ein senkrechter Verbindungskanal 26 zu dem Druckraum 17 über.
Von der Aussparung 25 führt eine mittlere Sacklochbahrung 27 in das Innere des Ventilgehäuses
10 und findet zum blindseitigen Ende hin Anschluß an einen waagerechten Kanal 28.
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Sowohl dieser als auch der Verbindungskana126 münden in waagerecht
verlaufende Ausgleichsbohrungen 29 und 30 mit einem erweiterten Strömungsquerschnitt.
Diese zeigen in ihrem nach außen führenden Bereich Innengewinde 29a bzw. 30a, in
die Regulierschrauben 31 und 32 sich einschrauben. Diese tragen stirnseitig Zapfen
mit einer Konizität, die so weit in die Ausgleichsbohrungen 29 und 30 hineinragen,
daß sie die Durchstichkanäle 39 und 40 an ihrem oberen Ende ganz oder teilweise
überdecken und so deren Strömungsquerschnitt regulieren. Um die Regulierschrauben
31 und 32 fassen Kontermuttern 33 und 34, zwischen denen und der Wandung des Ventilgehäuses
10 Differenzstücke 35 und 36 mit eingelassenen Dichtungsringen 37 und 38 gelagert
sind. Die Durchstichkanäle 39 und 40 verbinden die Ausgleichsbohrungen 29 und 30
mit dem Einströmkanal11 bzw. dem Ausströmkanal 12. Der Durchstichkana140 setzt sich
nach unten in einer Bohrung 41 fort, die sich in ihrem unteren Ende zu der Kernbohrung
16 hin abwinkelt und mit dieser in Verbindung steht.
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Auf dem Ansatzkopf 24 ist eine Magnethülse 46
und das
Magnetgehäuse 42 mit der Spule 43 geschraubt. In die Magnethülse 46 hinein ragt
ein Magnetanker 44 mit einer oberen mittleren Bohrung 44a, in der eine Druckfeder
45 ruht, die sich in der Magnethülse 46 abstützt, in der auch der Magnetanker 44
gelagert ist. Unter diesem ist ein abstehender Zapfen 64 mittels einer Kontermutter
65 befestigt. Der Zapfen 64 verschließt bei nicht erregter Magnetspule 43 die Sacklochbohrung
27 von oben. Dieser Zapfen 64 bildet ein Verschlußstück, das mit dem Magnetanker
44 verbunden als Vorsteuerung für ein Hauptventil 47 dient.
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Der Ventileinsatz 20 schraubt sich in das daruntersitzende Hauptventil
47 mit unterer Verjüngung 48, die mit dem Einströmkanal 11 in Verbindung steht.
Weiter nach unten weist das Hauptventil 47 einen Kegelstumpf auf, die zur Erzeugung
von Wirbeln mit umlaufenden Rillen 47a versehen ist. Von unten greift eine Ausweichbohrung
49 in das Hauptventil 47. Dieses lagert auf einem Käfig 50, und dieser weist einen
Dichtungsring 51 auf, der sich an den oberen Rand der Kernbohrung 14 preßt.
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Der Käfig 50 zeigt eine axiale Durchlaßöffnung 52,
die
etwa in der Mitte von durchgehenden Schlitzen 53 od. dgl. durchkreuzt wird. Die
Schlitze 53 führen nach außen zu einer ringförmigen Aussparung 54,
zu der
der Ausströmkanal 12 Anschluß hat. An der Unterfläche des Käfigs 50 stößt die Kopffläche
eines Zylinders 55. Dieser zeigt eine umlaufende Fase 56 an seinem Kopfende, die
Platz für eine ringförmige Dichtung 57 schafft. Weiter nach unten ist an dem Zylinder
55 eine Abstufung vorgesehen, durch die ein Ringkanal 58 im oberen Bereich
der Kernbohrung 16 entsteht und mit der Bohrung 41 in Verbindung steht. Von dem
Ringkanal 58 zweigt schräg nach unten ins Innere des Druckmittelzylinders 55 hinein
ein Kanal 59 ab, welcher in einen axialen Druckraum 60
mündet. Dieser wird
durch einen Deckel 61 verschlossen. Zwischen :dem Deckel 61 und dem Zylinder 55
ist eine ringförmige Dichtung 62 eingelassen. Ebenso zeigt der Zylinder 55 innerhalb
des Ventilgehäuses 10 eine Ringdichtung 63.
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Der Deckel 61 wird von einer relativ kleinen axialen Bohrung
66 durchsetzt, die sich zum Inneren des Zylinders 55 hin zu einer Öffnung 67 größeren
Durchmessers erweitert. Jenseits des Druckraumes 60 ist eine axiale Bohrung 68 mit
im Verhältnis zu der Bohrung 66 größerem Durchmesser weiter in den Zylinder 55 hineingetrieben,
um endseitig in eine Bohrung 69 auszulaufen, deren Durchmesser zwischen dem der
Bohrung 66 und der Bohrung 68 liegt.
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In die Bohrungen 66, 68 und 69 bzw. den Druckraum 60 ist eine Schieberstange
70 eingepaßt, die endseitig aus den Bohrungen 66 und 69 austritt. Dichtungsringe
71, 72, 73 dichten diese Stange 70
ab. Auf dem Kopf der Stange 70 ist mittels
einer Schraube 75 ein Kolbenschieber 74 befestigt, der in enger Führung an der Durchlaßöffnung
52 entlangstreift. Der Kolbenschieber 74 zeigt eine nach unten gekehrte Hülsenform,
die in ihrem Boden von beispielsweise zwei Bohrungen 76 und 77 durchsetzt ist.
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Die Schieberstange 70 trägt eine von außen in diese hineingeführte
und blind in ihr endende Druckausgleichsbohrung 78. Von dieser zweigt an ihrem blinden
Ende ein waagerechter Verbindungskanal 79 oberhalb einer in der Bohrung 68 vorgesehenen
Abstufung der Schieberstange 70 ab, so daß auftretender Druck bei sich bewegender
Schieberstange 70 durch die Druckausgleichsbohrung 78 abgebaut werden kann. Im unteren
Bereich der Öffnung 67 erweitert sich die Schieberstange 70 zu einem Flansch
80,
der nach unten hin zu einem kleineren Stangendurchmesser überleitet. Bei
auf dem Zylinder 55 ruhenden Kolbenschieber 74 liegt der Flansch
80
nicht auf dem Boden der Öffnung 67 auf. Eine um die Schieberstange 70 greifende
Schraubenfeder 81 drückt sich von der oberen Bodenfläche des Druckraumes 60 ab und
hat das Bestreben, die Schichtstange 70 in Richtung des Deckels 61 zu drücken, indem
sie auf den Flansch 80 wirkt. Das Ventilgehäuse 10 ist von mehreren Bohrungen 13
a, 13 b, 13 c zur Befestigung des Ventils durchsetzt.
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Die Arbeitsweise eines derartigen Ventils ist wie folgt: Tritt bei
nicht erregter Magnetspule 43 ein Flüssigkeitsdruck von Einströmkanal 11 her auf,
so pflanzt er sich durch .die Bohrung 41 über den Ringkanal 58 und den Kanal 59
in den Druckraum 60 fort. Hier beaufschlagt der Flüssigkeitsdruck den Flansch
80
von unten und hebt die Schieberstange 70 auf Grund ihrer unterschiedlichen
Querschnitte in der Bohrung 66 und der Bohrung 68 an, die eine Raumausweitung im
Druckraum 60 bei der sich nach oben bewegenden Schieberstange 70 bewirken. Dabei
wird die entgegenwirkende Kraft der Schraubenfeder 81_ überwunden.
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Liegt die Schraube 75 in der Ausweichbohrung 49,
so bietet sich
dem Druck keine weitere Möglichkeit der Ausweitung mehr als über den Durchstichkanal
40, die Ausgleichsbohrung 30 und den Verbindungskanal 26 in den Druckraum 17 einzudringen
und den Ventileinsatz 20 von oben zu beaufschlagen.
Wird
die Magnetspule 43 erregt, so wird der Magnetanker 44 mit dem Zapfen 64 in die Magnethülse
46 hineingezogen, und der Zugang zu der Sacklochbohrung 27 ist frei. Damit
entweicht das Medium über diese, die Ausgleichsbohrung> 29 und den Durchstichkanal
39 in dem Ausströmkanal 12. Gleichzeitig baut sich damit der über dem Ventileinsatz
20 lastende Druck in Richtung des Ausströmkanals 12 hin ab. Der in der Nut 48 noch
herrschende relativ große Druck hebt das Hauptventil 47 unter Überwindung der Kraft
der Feder 19 von dem den Hauptventilsitz bildenden oberen Rand des Käfigs 150, und
die direkte Verbindung vom Einströmkanal 11 zum Ausströmkanal 12 ist hergestellt.
Die Druckdifferenz zwischen den Querschnitten 66 und 68 wird durch den jetzt beaufschlagten
Querschnitt 69 verringert und hält den Kolbenschieber 74 in einer gewissen
Höhe der Durchlaßöffnung 52 in der Schwebe.
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Die sich anhebende Schieberstange 70 verursacht zwar eine Raumverringerung
innerhalb der Durchlaßöffnung 52, der in dieser der Druck des Mediums entgegenwirkt,
aber auf Grund des geringeren Durchmessers in der Bohrung 69 gegenüber dem in der
Bohrung 68 und dem in der Bohrung 66 gegenüber diesen beiden relativ kleinen Durchmesser
überwindet die Kraft des sich ausweitenden Mediums in dem Druckraum 60 die zusätzlich
entgegenwirkende Druckkraft des Mediums innerhalb der Durchlaßöffnung 52.
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Nimmt der Druck vom Einströmkanal 11 her zu, dann breitet er sich
stärker im Druckraum 60 aus und treibt den Kolbenschieber 74 weiter in die Höhe,
so daß sich damit die Durchflußmenge des Strömungsmediums regelt. Diese Regulierung
bedeutet eine derartige Einstellung des Strömungsquerschnitts, daß dieser in Abhängigkeit
von der Strömungsgeschwindigkeit des durchfließendem Mediums immer eine etwa gleichbleibende
Durchflußmenge liefert.
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Die in dem Durchstichkanal 40 einströmseitig und in dem Durchstichkanal
39 ausströmseitig vorgesehenen Regulierschrauben 32 und 31 geben die Möglichkeit,
durch Vergrößern oder Verringern des Durchflußquerschnitts die Druckentlastung zwischen
dem Hauptventil 47 und dem Zapfen 64 des Hilfsventils zu verzögern oder zu beschleunigen
und damit auch das Öffnen oder Schließen des Hauptventils zu verzögern oder zu beschleunigen.
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Ein abgeändertes Ausführungsbeispiel eines Ventils ist in F i g. 3
dargestellt, das im wesentlichen mit dem in F i g. 1 und 2 veranschaulichten Ventil
übereinstimmt. Gleiche Ventilteile tragen die Bezugszahlen des vorhergehend angeführten
Ausführungsbeispieles. Abweichend von diesem ist in dem Ventilgehäuse 10 keine Bohrung
41 vorgesehen. In dem Zylinder 55 führt eine Entlüftungsbohrung 100 vom oberen Bereich
der Bohrung 68 schräg nach unten und aus dem Zylinder 55 heraus. Dadurch kann die
Schieberstange 70 nach oben gleiten, ohne einen Staudruck innerhalb des ringförmigen
Hohlraumes innerhalb des oberen Bereiches in der Bohrung 68 zu verursachen.
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Auf dem Kopf der Schieberstange 70 ist ein Kolbenschieber
101 mittels einer Schraube 75 befestigt und ruht in einer Versenkung 105
im Zylinder 55. Die Hülsenform des Kolbenschiebers 101 zeigt eine längere Ausbildung
der Mantelwände, so daß die Schlitze 53 od. dgl. vollkommen abgedichtet werden können.
Durch die Schieberstange 70 führt eine axiale Bohrung 102, welche mittels
waagerecht abzweigender Kanäle 103 und 104 mit dem Raum innerhalb
der Durchlaßöffnung 52 sowie dem Druckraum 60 in Verbindung steht.
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Die Arbeitsweise eines derartigen Ventils ist wie folgt: übt ein Medium
einen Druck von seiten des Einströmkanals 11 her aus, so kann er sich nur
bis in den Druckraum 17 aufbauen. Bei Erregung der Magnetspule 43 hebt sich
das Hauptventil 47 von dem Käfig 50 ab, und der direkte Verbindungsweg zu dem Ausströmkana112
ist freigegeben. Hierbei pflanzt sich der Druck aber auch durch die Bohrungen 76,
77, die Kanäle 103 und 104 und die Bohrung 102 in den Druckraum
60 fort. Die Schieberstange 70 hebt sich auf Grund des im vorhergehenden
Ausführungsbeispiel beschriebenen Vorganges. Damit sorgt der Kolbenschieber 101
für eine Regulierung des durchströmenden Mediums mit einer dem ersten Ausführungsbeispiel
entsprechenden Wirkungsweise.
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Die in dem Ventil vorgesehenen Federn und Beaufschlagungsflächen werden
zweckmäßig für bestimmte Druckbereiche ausgelegt, so daß durch Auswechseln der Federn
oder Abänderung der Beaufschlagungsflächendifferenz die Ventile in ihrem Druckanwendungsgebiet
verändert werden können.
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Derartige Ventile finden beispielsweise besonders vorteilhafte Verwendung
zur gleichbleibenden Geschwindigkeitsregulierung von Hebebühnen, hydraulischen Aufzügen,
Pressen od. dgl. bei denen während des Arbeitshubes unterschiedliche Belastungen
auftreten.