DE1259160B

DE1259160B - Durchflussventil fuer hohe Druecke

Info

Publication number: DE1259160B
Application number: DE1962J0022387
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Imobersteg
Original assignee: WERNER IMOBERSTEG DIPL ING
Current assignee: WERNER IMOBERSTEG DIPL ING
Priority date: 1962-09-14
Filing date: 1962-09-14
Publication date: 1968-01-18

Description

Durchflußventil für hohe Drücke Die Erfindung bezieht sich auf ein Durchflußventil für hohe Drücke und stark veränderlichen Druck auf der Abflußseite, insbesondere für die Speisung von Druckspeichern, mit einem Servoglied (Kolben oder Membran), das den Ventilsitz schließt und eine mit der Zuströmseite in gedrosselter Druckausgleichverbindung stehende Steuerkammer abteilt, sowie mit einem koaxialen Hilfsventilverschlußkörper, der in der gleichen Richtung einen aus der Steuerkammer in die Abflußseite des Ventilgehäuses mündenden Ventilsitz in dem Servoglied schließt und an einer aus der Steuerkammer abgedichtet herausgeführten Spindel vorgesehen ist, die etwa den gleichen Querschnitt wie die Hilfsventilsitzbohrung aufweist.
Bei dem Durchflußventil dieser Art ist die Kraft für das Geschlossenhalten des Hilfsventilsitzes im wesentlichen durch den Querschnitt der Hilfsventilsitzbohrung und den Druck auf der Abflußseite bestimmt, weil der in der Steuerkammer wirkende Zuströmdruck den in der Geschlossenstellung befindlichen Hilfsventilverschlußkörper weder im öffnungssinn noch im Schließsinn belastet. Die Kraft zum Geschlossenhalten des Hilfsventilsitzes kann erhebliche Werte annehmen, wenn, wie beim Speisen von Druckspeichern, der Druck auf der Abflußseite bis auf die Höhe des Zuströmdruckes ansteigt. Wenn beispielsweise die Hilfsventilspindel und die Hilfsventilsitzbohrung einen Durchmesser von 6 mm haben und der Druck auf der Abflußseite 100 atü beträgt, ist eine Schließkraft von 28 kg aufzubringen.
Das bereitet keine Schwierigkeiten, wenn man, wie bei einem bekannten Ventil, die Hilfsventilspindel mit einem hydraulischen Kolbentrieb verbindet. Eine entsprechende Schließkraft ist aber zu groß, wenn man als Lüftantrieb einen Elektromagneten verwendet. Dann muß der Hilfsventilverschlußkörper in der Geschlossenstellung durch eine Federkraft gehalten werden, die beim obigen Beispiel mindestens 30 kg betragen muß. Diese Federkraft muß der Elektromagnet beim Lüfthub überwinden. Der Elektromagnet muß. daher mit erheblichem Aufwand entsprechend stark bemessen werden.
Zum Stand der Technik sei noch erwähnt, daß ein für hohe Drücke bestimmtes Niederschraub-Absperrventil bekannt ist, bei dem die den Durchmesser der Ventilsitzbohrung aufweisende Ventilspindel auch auf ihrer vorn Ventilsitz abgekehrten Stirnfläche von dem in der Ventilsitzbohrung herrschenden Druck beaufschlagt ist. Hierzu ist die Spindel von der Stirnfläche ihres Verschlußkörpers bis zur entgegengesetzten Stirnfläche durchbohrt, mit der sie in einen geschlossenen Druckausgleichraum abgedichtet hineinragt. Auf diese Weise ist die Ventilspindel sowohl vom Zuströmdruck als auch vom Abströmdruck entlastet. Das Betätigungsorgan muß an der Ventilspindel in einem drucklosen Raum zwischen dem Ventilgehäuse und dem Druckausgleichtaum angreifen. Hierdurch würden sich erhebliche bauliche Schwierigkeiten ergeben, wenn man die Spindel mit einem Lüftantrieb, z. B. mit einem Elektromagneten, verbinden wollte. Ein solcher Lüftantrieb ist auf einfache Weise nur zu verwirklichen, wenn man die Spindel abgedichtet nach außen herausführt. Dann ist es aber nicht möglich, die vom Ventilsitz abgekehrte Stirnfläche der Ventilspindel zur Druckentlastung mit dem in der Ventilsitzbohrung herrschenden Druck zu beaufschlagen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Druchflußventil der eingangs erwähnten Art die aus der Steuerkammer abgedichtet herausgeführte Hilfsventilspindel vom Druck auf der Abflußseite zu entlasten. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Hilfsventilspindel innerhalb einer an ihrem Umfang nach außen und gegen die Steuerkammer abgedichteten Kammer im Ventiloberteil einen Abschnitt mit etwa dem zweifachen Querschnitt hat, gegen dessen Umfang eine die Kammer unterteilende Dichtungsmanschette anliegt, wobei der dem Ventilsitz zugekehrte Kammerteil durch eine Verbindung mit der freien Atmosphäre ständig drucklos ist und der andere, vom Ventilsitz abgekehrte Kammerteil mit der Abflußseite des Ventilgehäuses ständige Verbindung hat. Nunmehr wirkt an der vom Ventilsitz abgekehrten Schulterfläche des dickeren Spindelabschnittes das Durchflußmittel mit einer Schließkraft, die etwa gleich groß ist wie die an dem Hilfsventilverschlußkörper von der Abflußseite her in Öffnungsrichtung wirkende Kraft. Die Hilfsventilspindel ist somit entlastet und kann durch eine sehr kleine Federkraft in ihrer Schließstellung gehalten werden., und zwar unabhängig davon, wie groß jeweils der Druck auf der Abflußseite ist.
Die Erfindung wird nachstehend unter Hinweis auf ein in der Zeichnung in einem Achsschnitt dargestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ventils erläutert.
Das Ventilgehäuse 1 hat zwei achsgleiche Anschlußbohrungen 2 und 3, zwischen denen der Ventilsitz 4 vorgesehen ist. Das gasförmige- oder flüssige Druckmittel strömt durch die Bohrung 2 ein und über den Ventilsitz 4 durch die Bohrung 3 aus. Mit dem Ventilsitz 4 wirkt als Schließorgan ein beim Ausführungsbeispiel als in einem Ventiloberteil 5 verschiebbarer Kolben 6 ausgebildetes Servoglied zusammen. Der Servokolben 6 teilt in dem Ventiloberteil 5 eine Steuerkammer 7 ab, die mit der Zuströmseite 2 des Ventilgehäuses 1 entweder nur durch den Laufspielspalt zwischen dem Servokolben 6 und seiner Führungsfläche oder zusätzlich durch eine Bohrung 8 in dem Körper des Servokolbens eine Druckausgleichverbindung kleinen Querschnittes hat. Die Steuerkammer 7 ist außerdem mit der Abflußseite 3 des Ventilgehäuses durch eine in der Achse des Servokolbens 6 vorgesehene Bohrung 9 verbunden, die den Ventilsitz für ein von der Steuerkammer her schließendes Hilfsventil bildet. Der Hilfsventilverschlußkörper 10 ist an einer Spindel 11 vorgesehen, die abgedichtet aus dem Ventiloberteil herausgeführt ist und an der ein nicht dargestelltes Zugorgan, beispielsweise der Zuganker eines Elektromagneten, angreift. Innerhalb des Servokolbens 6 kann der Hilfsventilverschlußkörper 10 einen durch Anschlag der am Übergang zur Spindel 11 gebildeten Schulterfläche 12 begrenzten Öffnungshub ausführen, um anschließend den Servokolben 6 von dem Ventilsitz 4 abzuheben. Die Öffnungsbewegung des Servokolbens 6 ist durch Anschlag an einem Boden 13 des Ventiloberteils 5 begrenzt.
Die Hilfsventilspindel11, deren Querschnitt etwa dem Querschnitt der Hilfsventilsitzbohrung 9 des Servokolbens 6 entspricht, durchsetzt den Boden 13 des Ventiloberteils 5 und zwei auf diesen aufgesetzte Deckelscheiben 14 und 15. In den Deckelscheiben 14 und 15 ist eine Kammer 16 ausgespart, die von der Hilfsventilspindel11 durchsetzt ist. Innerhalb der Kammer 16 hat die Spindel 11 einen Abschnitt 17, dessen Querschnitt zweimal so groß ist wie der Spindelquerschnitt bzw. der Querschnitt der Hilfsventilsitzbohrung 9. Die Kammer 16 ist an ihrem von dem Ventilsitz 4 abgekehrten Ende durch eine sich an die Spindel 11 anlegende Dichtungsmanschette 18, die zwischen die äußere Deckelscheibe 15 und einen von der Spindel durchsetzten Schraubnippel19 eingespannt ist, nach außen und durch eine sich an die Spindel anlegende Dichtungsmanschette 20, die zwischen den Boden 13 des Ventiloberteils 5 und die Deckelscheibe 14 eingespannt ist, an ihrem anderen Ende gegen die Steuerkammer 7 abgedichtet.
Zwischen den Deckelscheiben 14 und 15 ist eine dritte Dichtungsmanschette 21 eingespannt, die sich an den dicken Abschnitt 17 der Spindel anlegt und die Kammer 16 in zwei Kammerteile 22 und 23 teilt. Der dem Ventilsitz 4 zugekehrte Kammerteil 22 steht durch einen in der Deckelscheibe 14 vorgesehenen Kanal 24 mit der freien Atmosphäre in Verbindung und bleibt daher ständig drucklos. Der vom Ventilsitz 4 abgekehrte Kammerteil 23 hat mit der Abflußseite 3 des Ventilgehäuses über einen Kanal 25 Verbindung, der sich in der Wand des Ventilgehäuses 1, in der Wand des Ventiloberteils 5 und in den Deckelscheiben 14 und 15 erstreckt. Die von dem Kanal 25 durchsetzten Stoßfugen zwischen dem Ventilgehäuse 1, dem Ventiloberteil 5 und den beiden Deckelscheiben 14 und 15 sind durch Dichtungsringe 26 nach außen abgedichtet. Die Dichtungsmanschetten 18, 20 und 21 haben Lippen, die sich unter dem Druck des Druckmittels an die Spindel 11 bzw. den verdickten Spindelabschnitt 17 anlegen.
Da die Hilfsventilspindel11 etwa den gleichen Durchmesser hat wie die Bohrung 9 des Hilfsventilsitzes, ist die Kraft zum Geschlossenhalten des Hilfsventils im wesentlichen durch die von dem Druck auf der Abflußseite 3 des Ventilgehäuses herrührende Öffnungskraft bestimmt. Dieser Öffnungskraft wirkt an der vom Ventilsitz abgekehrten, in dem Kammerteil 23 befindlichen Schulterfläche 27 des dickeren Spindelabschnittes 17 der auf der Abflußseite 3 des Ventilgehäuses herrschende Druck entgegen. Da die Schulterfläche 27 etwa dem Querschnitt der Hilfsventilsitzbohrung 9 entspricht und die zweite Schulterfläche 28 in dem drucklosen Kammerteil 22 liegt, ist der Hilfsventilverschlußkörper 10 praktisch entlastet und kann mit einer ganz geringen Kraft auf seinen Sitz gedrückt werden, einerlei, wie hoch der Druck auf der Abflußseite ist.
An Stelle des Servokolbens 6 kann auch eine zwischen das Ventilgehäuse 1 und das Ventiloberteil 5 eingespannte Membran treten, die beispielsweise in einem mittleren Einsatzstück, welches das gegen den Ventilsitz 4 bewegliche Schließorgan bilden kann, die Hilfsventilsitzbohrung sowie die die Steuerkammer mit der Zuströmseite verbindende Druckausgleichbohrung aufweist.

Claims

Patentanspruch: Durchflußventil für hohe Drücke und stark veränderlichen Druck auf der Abflußseite, insbesondere für die Speisung von Druckspeichern, mit einem Servoglied (Kolben oder Membran), das den Ventilsitz schließt und eine mit der Zuströmseite in gedrosselter Druckausgleichverbindung stehende Steuerkammer abteilt, sowie mit einem koaxialen Hilfsventilverschlußkörper, der in der gleichen Richtung einen aus der Steuerkammer in die Abflußseite des Ventilgehäuses mündenden Ventilsitz in dem Servoglied schließt und an einer aus der Steuerkammer abgedichtet herausgeführten Spindel vorgesehen ist, die etwa den gleichen Querschnitt wie die Hilfsventilsitzbohrung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsventilspindel (11) innerhalb einer an ihrem Umfang nach außen und gegen die Steuerkammer (7) abgedichteten Kammer (16) im Ventiloberteil einen Abschnitt (17) mit etwa dem zweifachen Querschnitt hat, gegen dessen Umfang eine die Kammer (16) unterteilende Dichtungsmanschette (21) anliegt, wobei der dem Ventilsitz (4) zugekehrte Kammerteil (22) durch eine Verbindung (24) mit der freien Atmosphäre ständig drucklos ist und der andere, vom Ventilsitz abgekehrte Kammerteil (23) mit der Abflußseite (3) des Ventilgehäuses ständig Verbindung (25) hat. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr 349 305; britische Patentschrift Nr. 684 397; französische Patentschrift Nr. 880 529.