DE1425665A1 - Hochdruck-Ventil - Google Patents

Description

• " Hochdruck -_ Ventil Ventile für sehr hohe Drücke, von z.B. 100 atü und darüber, konnten bisher noch nicht mit 'leinen Zigenzeiten, d.h. Öffnungszeiten bis zu wenigen Hillisekunden, hergestellt werden, da die Betätigung des beweglichen Ventiltellers gegen die traft des anstehenden Druckmittels durchgeführt werden muß. Man hat deshalb schon vorgeschlagen, Hohlschieber als Iiochdruckventile auszubilden, weil diese einen druckausgeglichenen lkbdichtkörper haben, so daß für seine Betät _igung nur geringe Antriebsc.
• erforderlich 'sind und das Öffnen oder Schließen des Ventils daher bedeutend schneller als bei einem üblichen Ventil erlolGan bann. Allerdings haben 'Iohlscilieber wiederuzz den Iaachteil, daß sie größere Anforderungen «n die Abdichtung stellen, die bei ,sehr hohen Drücken nicht leicht erfüllbar sind, zumal die elastischen JLbdichtringe durch die Bewegung des Abdichtkörpers leicht beschädigt werden. Aus diesen Grunde konnten sich Hohlschieber für sehr-hohe Drücke noch nicht in der Praxis durchsetzen.
• Die -L#rfindun.g bezieht sich 'auf ein Höchdruck-Ventil für Gase oder Flüssigkeiten, das sich durch eine äußerst geringe Eigenzeit von 1 - 2 Millisekunden auszeichnet und daher besonders für schnelle Bewegungen eines von dem Medium angetriebenen Gegenstandes geeignet ist:, wie dies z.B. bei Hochspannungsschaltern der Fall ist.

  in

  Die Erfindung geht von einem Ventil. aus, bei dem ein einer

  Hochdruckkammer angeordneter und in einer Niederdruckkammer

  " ,angetriebener Abdchtkörper vorgesehen ist.

  Erfindungsgemäß weist ein an sich bekannter'hohlschieberartiger, in der Schließstellung unter Druck mit--seiner einen Stirnfläche auf einem. ringförmigen Ventilsitz ruhender Abdichtkörper einen sich durch die Hochdruckkammer erstreckenden Führungszapfen mit einem dem seiner Antriebsstange gleichen q-uerschnitt auf. Bei einem solchen Aufbau kann das Ventil schon mit sehr geringen Antriebskräften, unabhängig von dem jeweils herrschenden Druck vor und hinter dem Ventil, äußerst schnell betätigt werden, da das Hochdruckmittel keine Gegenkraft gegen die Öffnungsbewegung liefert, wie es bei den üblichen Ventilen mit-einem Teller als Abdichtkörper der 2all"ist. Andererseits ergibt- der auf einem Ventilsitz ruhende= Abdichtkörper eine gute Abdichtung. Auch an den Führungsstellen erhält man eine gute Abdichtung, da keine -Bohrungen zu überlaufen. werden brauchen. Die Beauf schlageng des Antriebs mit einem Niederdruckmittel hat wiederum den Vorteil, daß für seine Steuerung die üblichen Ventile eingesetzt werden können, bei denen also nicht die Abdichtschaierigkeiten auftreten wie bei-hohen Drücken.
• In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele dargestellt.
• In Fig. 1 ist ein Hochdruckventil im Schnitt dargestellt: Es hat. eine Hochdruckkammer mit-den Räumen I und II und eine Niederdruckkammer III. Der Raum I der Hochdruckkammer wird durch. einen hohl-

  schieberförmigen Abdichtkörper 1, der mit seiner einen St@in-

  fläche auf einem Ventilsitz 2 ruht, gegen den 12aum II abdichtet,

  so.daß kein Hochdruckmittel durch das Ventil strömen kann. Es wird hierbeLvorausgesetzt, daß auch die Abdichtmittel, z.B. 0-Ringe, im Gehäuse der.Hochdruckkammer_an den Führungsstellen des Abdichtkörpers 1, der erfindungsgemäß durch einen Zayofen 3 in zwei hagern geführt ist, schließen. Das Hochdruckmittel P1 von z:B. 100 atü wird seitlich am Stutzen--4 zuge-führtund fließt bei Öffnung-des Ventils aus dem Raum II am Stutzen 5 in der gestrichelten Pfeilrichtung ab-.
• Der Abdichtkörper-1 hat einen ringförmigen. Ansatz 6, auf den das Hochdruckmittel P1 mit der Kraft FD drückt. Dadurch kommt es zu einem-besonders dichten Abschluß des Ventils. Die iiauptschließ- -kraft wird jedoch von dem Antrieb in der Niederdruckkammer III . geliefert. Mit dem Führungszapfen.bzw. der Antriebsstange 3 des Abdichtkörpers 1 ist ein Kolben 7 verbunden, der durch den Zapfen 3 zu einem Differentialkolben wird. Dieser Kolben wird von einem Niederdruckmittel, z.B. von 15 - 20 atü beaufschlagt, und zwar _ tritt dieses Druckmittel P2 durch die Stutzen 8 und 9 in@die Niederdruckkammer IILein. Beide Drücke üben entgegengesetzte Kräfte FK1 und FK2 aus. In der Schließstellung wirkt außer den Kräften FD und der Druckdifferenz FK = F K1 = F K2 die Kraft FF einer Druckfeder 10.
• Soll das Ventil geöffnet werden, so wird die größere Fläche des. Kolbens 7 vom Druck entlastet, wodurch allein die Kraft FK2 wirkt. Da diese Kraft die Kräfte FD und FF um ein Vielfaches übersteigt, wird der Kolben 7 mit dem Abdichtkörper 1 in sehr kurzer Zeit in die Offenstellung bewegt (strichpunktierte Stellung), und zwar bei einer Geschwindigkeit von.10m/s in einer Hillisekunde. Der Hub des Ventils und die Durchströmquerschnitte der Stutzen 4 und 5 sowie des Abdichtkörpers sind so aufeinander abgestimmt, daß ein großer Durchsatz des Hochdruckmittels in kurzer Zeit erreicht wird. Soll das Ventil geschlossen werdan, so wird durch Beaufschlagung der-großen Fläche des Kolbens 7 mit der Kraft F K1 und mit Unterstützung der Kräfte FD und FF eine ebenfalls sehr hohe Schließgeschwindigkeit von etwa 10m/s erzielt. Zur Steuerung des Niederdruckmittels wird zweckmäßig ein Hilfsventil vorgesehen.
• Fällt aus irgendeinem Grunde das Niederdruckmittel P2 aus, so bleibt trotzdem das Ventil geschlossen, weil die Kräfte FD und FF weiterhin im Schließungssinne wirken. Sollte auch das Hochdruckmittel ausfallen,.so bleibt auch dann das Ventil noch geschlossen., da die Federkraft FF weiterhin wirksam ist.
• In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 2 ist auch der Kolben 7 im Gehäuse der Niederdruckkammer durch einen Zapfen 11 geführt. Außerdem ist der Ausströmstutzen 5 für das Hochdruckmittel P1 mehr in die Bewegungsrichtung des Abdichtkörpers 'f gelegt, um die Strömungswiderstände herabzusetzen. Ferner weist die HochdruckkämmerII Entlüftungsbohrungen 12 auf, die beim Öffnen des Venttls durch- Anlesen der anderen Stirnfläche des Abdichtkörpers '! gegen einen Ventilsitz 'I3 verschlossen werden und erst beim Schließen des Ventils wieder freigegeben werden. Beide Ventile ermöglichen bei einem verhältnismäßig einfachen Aufbau Öffnungs- und Schließzeiten von einer bisher nicht erreichbaren kurzen Dauer, ferner halten sie auch einen hohen Bruck in der Schließstellung für eine lange Zeit aufrecht. PatentAnsprüche

Claims (1)

1. P a t e n t a n.s n r ü c h e .1. Hochdruckventil mit kleinen Eigenzeiten für Gase oder Flüssigkeiten mit einem in einer Hochdruckkammer angeordneten und in einer NiederdruckLammrangetriebenen, Abdichtkörper, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekannter hoh.lschieberartiger, in der Schließstellung unter Druck mit Seiner einen Stirnfläche auf einem ringförmigen Ventilsitz (2) ruhender Abdichtkörper (1) einen sich durch die ffochdruckkammer erstreckenden Fü.?irizrigszapfen 3) mit einem dem seiner Antriebsstange gleichen Querschnitt aufweist. 2.. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdichtkörper -"'1) zur Erzeugung einer zusätzlichen Schließkraft durch das Hochdruckmittel einen schmalen ringförmigen Ansatz #f6) aufweist. 3. Ventil nach Anspruch 1 und 221, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb in der Niederdruckkammer ",III) einen beidseitigen vom Niederdruckmittel beaufschlagten Differentialkolben (?) aufweist, dessen größere der Schließrichtung zugeordnete Fläche zum Öffnen und in der OffenstellunG des Ventils vom Dr.ucf1-- entlastet ist. 4. Vontil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Niederdruckmittels ein ffilfsveiitil für eine Ein-Aus-Schaltung vorgesehen ist. 3. Ventil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckkammer auf der dem angetriebenen Gegenstand zugeordneten Seite Entlüftungsbohrungen (,'#2) aufweist, die im geöffneten Zustand des Ventils durch den Abdichtkörper 1) verschlossen sind.