DE1425686A1

DE1425686A1 - Stroemungsmittelbetaetigte Ventile

Info

Publication number: DE1425686A1
Application number: DE19621425686
Authority: DE
Inventors: Abbott Daniel Bennett; Brinkel Edwin Paul
Original assignee: Ross Operating Valve Co
Current assignee: Ross Operating Valve Co
Priority date: 1961-11-27
Filing date: 1962-10-23
Publication date: 1968-12-05
Also published as: GB948425A; US3131722A; DE1425686B2

Description

ROSS OPERATING VALVE COMPANY, Detroit 3, Michigan, USA

»Strömungsmittelbetätigte Ventile"

Die Erfindung bezieht sich auf strömungsmittelbetätigte Ventile, insbesondere auf Ausgleichsventile, die zusammen mit druokbetätigten Dreiwegventilen Verwendung finden, welche zwischen einer ersten einen Arbeitsdurchlaß unter Strömungsmitteldruck setzenden und einer zweiten den Arbeitsdurchlaß auf Auslaß schaltenden Stellung umschaltbar sind ο

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges und verbessertes Dreiwegventil zu schaffen, bei dem 4A-. beiden Richtungen auch dann von Zuführung auf Ablaß -tnagesehaltet werden kann, wenn der die Betätigung des Ventiles in einer oder in beiden Richtungen bewirkende Strömungsmittelfluß zeitlich oder mengenmäßig genau bemssen ist.

Nach der Erfindung wird ein Ausgleiohsventil mit einem in. einem Ventilgehäuse verschiebbar gelagerten Ventilschaft

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und einer.auf einer Seite des Ventilschaftes- befindlichen , Einlaßkammer vorgesehen, über die beim Betrieb des Ausgleichsventiles die "Verbindung mit einer Quelle konstanten Druckes ..-hergestellt werden kann» Desweiteren sieht die Erfindung eine am anderen Ende des Ventilschaftes befindliehe Anzeigekammer vor, welche bei Betrieb des Ausgleichsventiles abwechselnd auf. Druck und auf Ablaß geschaltet wird» Auf dem-Ventilschaft selbst
sind in axialem Abstand voneinander angeordnete Einlaß- und
Auslaßventile angebracht, ein Arbeitsdurchlaß stellt die Verbindung zwischen diesen Ventilen her.und eine Auslaßöffnung
verbindet das Auslaßventil mit der Anz.eigekammer_P Auslaßöffnung und Signalkammer werden dabei durch eine -Dichtung
voneinander getrennte Die lläahen der Ventile und der Dichtung sind dabei derart aufeinander abgestimmt,».daß während des Betriebes des Ausgleichsventiles ein teilweises öffnen des Einlaßventiles derart auf den Ventilschaft einwirkt, daß er sieh , rasch so verstellt, daß das Einlaßventil vollständig geöffnet wird,, Auf ein teilweises Öffnen des Auslaßventiles dagegen verstellt sieh der Ventilschaft rasch in der Weise,
daß er damit das Auslaßventil vollständig öffnet<,

ORIGINAL

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Eine vorzugsweise Ausführungsform der Erfindung bestellt aus einem Dreiwegschafirventil (three-way spoolvalve) mit in die Mitte des Yentilkörpers verlegten in sich geschlossenen Durchlauf. An einem Ende des Ventilkörpers ist dabei eine erste Betätigungs- oder Einlaßkammer vorgesehen, die an eine Quelle gleichmäßigen Strömungsmitteldruckes angeschlossen istο Am anderen Ende des Yentilkörpers dagegen befindet sich eine zweite Betätigungs- oder Anzeigekammer, welche ihrerseits mit einer Anzeige- oder Signalöffnung in Verbindung steht. Die Signalöffnung kann wiederum mit einer Vorrichtung verbunden sein, mit deren Hilfe der Strömungsmittelfluß in einer oder beiden Richtungen gesessen und damit ein zeitlich verzögertes umschalten des Yentilschaftes bewirkt werden kann· Ein Arbeitsdurchlaß des Ventils steht mit der Kolbenkammer eines Hauptventilbetätigungskolbens in Verbindung und ermöglicht ein sohnelles Umschalten zwischen den einzelnen Stellungen des Hauptventils selbst wenn dieser Umschaltvorgang in bezug auf das Signal möglicherweise verzögert ist.

Die Auslaßöffnung des Auagj-eichsventiles befindet sich in der Nähe der Signalöffnung und zwischen diesen beiden Durchlaßöffnungen ist eine verhältnismäßig große Dichtungsfläche

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vorgesehen. Der Arbeitsdurohlai3 ist im Anschluß an die Einlaßöffnung angeordnet und die zwischen diesen beiden Durchlässen vorgesehene Yentildichtungsflache ist kleiner als die vorgenannte Dichtungsfläche_o Eine dritte Ventilflache be-

findet sich zwischen dem Arbeits- und dem Auslaßdurohlaß, welche wiederum kleiner ist als die beiden anderen Ventilflächen· Der axiale Abstand zwischen der zweiten und der dritten Dichtungsfläche ist dabei derart bemessen, daß die als Einlaßventil bezeichnete zweite Dichtungsfläche ihre Schließstellung einnimmt, bevor die'als Auslaßventil bezeichnete dritte Dichtungsfläche sich in ihre geöffnete Stellung bewegt. Bewegt sich der Schaft dagegen in entgegengesetzter Richtung, so schließt sich das Auslaßventil, bevor sich das Einlaßventil öffnet.

Bei einer derartigen Anordnung bewirkt der Einlaßdruck bei einem Nachlassen des Signaldruckes ein rasches Umschalten des Ausgleichsventilschaftes in seine Auslaßstellung sobald die Öffnungsbewegung desAuslaßventiles einsetzt. Kimmt dagegen der Signaldruck zu, so schaltet.der Ausgleichsventilschaft in ähnlicher Weise rasch auf die volle Einlaßstellung um, sobald die Öffnungsbewegung des Einlaßventiles einsetzt.

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Bei einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung wird zusätzlich, zu diesem. Ausgleiohsventilsohaft noch ein Hilfsventil vorgesehen_f das seinerseits aus einem Tellerventil besteht, das einmal auf dem Arbeitsdurchlaß des Ausgleiohsventilschaftes und zum andern auf dem Signaldurchlaß aufsitzt_β Der zwischen diesen beiden Sitzen des Tellerventils befindliche Raum reichtdabei aus, um eine Verbindung zwischen diesen beiden Ventilsitzen herzustellen, wenn das Tellerventil seine Stellung änderte Das zusätzliche Tellerventil wird dabei unter der Wirkung einer Peder in eine Stellung gebracht, in der es den durch den Arbeitsdurchlaß des Ausgleichsventilsohaftes verbundenen Sitz schließt und der dem Signaldurohlaß zugeordnete Sitz ist ebenfalls mit einer Dichtungsfläche verbunden, die den Ventilsitz in die entgegengesetzte Richtung drückte

Wird der Signaldruck hinreichend weit verringert, so daß ...

dadurch ein Umschalten des Ausgleichsventilschaftes auf Auslaßstellung bewirkt wird, so wird das zusätzliche Hilfsventil dadurch in eine Stellung gebracht, in der es die Verbindung zum Arbeitsdurohlaß des Ausgleichsventilschaftes unterbricht. Durch dieses Umschalten stellt das Hilfsventil eine kurz-

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zeitige Verbindung zwischen Anzeigekammer und Auslaßöffnung her, woduroh der in der Kammer herrschende Signaldruck sofort auf Null gesenkt wird» Himmt der Signaldruck zu, so hat das Umschalten des Ausgleichsventilschaftes auf Einlaßstellung eine, entgegen der Federkraft wirkende Umstellung des Hilfsventiles zur Folge_o Durch dieses Umschalten des Hilfsventiles steht die Anzeige- oder Signalkammer wiederum kurzzeitig unter der Einwirkung des vollen Einlaßdruckes, so daß entsprechend sofort wieder der volle Druck in ihr hergestellt wirdo

Die zuletzt beschriebene Ausführungsform·enthält also eine Ventilbaueinheit, in der die oberen und die unteren Ventilbetätigungsdruckgrenzen sofort erreicht werden, sobald das Ventil umgeschaltet wirdo Auf diese Weise wird eine vollkommen gleichmäßige Arbeitsfolge des Ventilee auch in solohen Fällen gewährleistet, in denen das Ventil in beiden Sichtungen . mit Verzögerung umschaltet und die Eüoksohaltung des Signalventiles sehr bald nach dem Umschalten des Hauptventiles stattfindet»

Die Erfindung sei nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert·

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Ee zeigen:

Figur 1 einen teilweise schematisch dargestellten Schnitt duroh ein erfindungsgemäßes Ventil in Verbindung mit einem kolbenbetätigten Dreiweghauptventil mit offenem Mitteldurohgang (of the open-centre crossover type), wobei das erfindungsgemäße Ventil ein rasches Umschalten des Hauptventiles in den Fällen ermöglicht, in denen das Signal in einer Richtung zeitlich verzögert ist, und

Figur 2 einen teilweise schematisch gezeigten Schnitt duroh f|ne andere Ausführungsform der Erfindung, bei der

zusätzlich. zu dem Schnellschaltventil noch ein Hilfsventil eingesetzt ist, um auf diese Weise den Ventilbetätigungsdruck unmittelbar nach Umschalten des Venteiles auf seinen oberen bzw· unteren Grenzwert zu bringen. Das Ventil ist entsprechend dieser Darstellung derart aufgelegt, daß es mit einem System in Verbindung steht, in dem das Signal in beiden Richtungen seitlich verzögert ist·

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In den Zeichnungenist das Ausgleichsventil insgesamt mit 11 bezeichnet und als auf das Hauptventil 12 aufgesetzt dargestellt· Die Signalgebung für das Ausgleichsventil erfolgt über eine Zeitverzögerungs- oder Meßeinrichtung 13·

Das Hauptyentil 12 besitzt einen Ventilkörper 14 mit einer mit einer Quelle konstanten Druckes in Verbindung stehenden Einlaßöffnung 15, einer Auslaßöffnung 16 und einem Arbeitsdurchlaß 17· Die Einlaßöffnung 15 mündet in eine untere Kammer 18 und die Auslaßöffnung 16 in eine obere Kammer 19· Der Arbeitsdurchlaß 17 führt zu einer Mittelkammer 21· In den Ventilkörper 14 ist ein Hauptventilkörper 22 eingesetzt, der auf der einen Seite zwischen den Kammern 18 und 21 ein Einlaßventil 23 und auf der anderen Seite zwischen 21 und ein Auslaßventil 24 trägte Am oberen Ende des Schaftes 22 ist ein Kolben 25 vorgesehen, der in einer Kammer 26 verschiebbar ist. Im unteren Ende des Ventilkörpers 14 befindet sich eine Schraubenfeder 27» welche dazu dient den Schaft 22 nach oben zu drücken_β

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Das Hauptventil 12 kann als Dreiwegventil mit offenem Mitteldurohlaß (open oentre crossover valve) bezeichnet werden, nachdem ja die Einlaßkammer 18 während des Zeitraumes, den der Schaft 22 zum Umschalten zwischen seiner Einlaß- und Auslaßöffnung benötigt, mit der Auslaßkammer 19 in Verbindung stehtβ Aus diesem Grunde ist es notwendig, daß das Hauptventil 12 jeweils so rasch wie möglich umgeschaltet wird, da andernfalls ja ein beträchtlicher Anteil des Strömungsmitteldruckes verlorenginge und sich infolge des langsamen TJmschaltens auch noch weitere nachteilige Wirkungen, beispielsweise eine Erosion der Ventilelemente bemerkbar machen würdeο

Die Zeitverzögerungseinrichtung 13 enthält ein Einwegsperrventil 28, welches mit einer verstellbaren Engstelle 29 parallel geschaltet ist» Von diesen Bauelementen führt eine Verbindungsleitung 31 zu einem Signalventil 32 und eine weitere Verbindun_osleitung 33 zu der Signaldurchlaßöffnung 34 des Ausgleichsventiles 11 „ Das Absperrventil 28 ist derart gebaut, daß es zwar das Strömungsmittel in einer Richtung ungehindert durchfließen läßt, ein Strömen in umgekehrter Richtung

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jedoch, unmöglich machte Entsprechend der Darstellung der Zeichnung läßt das Absperrventil 28 lediglich einen von der Signalöffnung 34 weggerichteten Strömungsmittelfluß zuo Bei dem Signalventil 32 kann es sich um ein von. Hand betätigtes oder auch um ein motorgesteuertes Dreiwegventil handeln«)

Würde eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Signaldurchlaß 34 und der Kammer 26 des Hauptventilbetätigungskolbens 25 hergestellt, so würde die nach unten gerichtete Stellbewegung des Hauptventilsohaftes 22 erst dann einsetzen» wenn sich in der Kammer 26 ein hinreichender Druck aufgebaut hat, wobei die für diese Druckbildung erforderliche Zeit jeweils von der Einstellung der Engstelle 29 abhängig ist, die ja normalerweise verstellbar gebaut ist. Würde nun ein ausreichender Druck vorliegen, so wäre die nach abwärts gerichtete Bewegung des Schaftes 22 verhältnismäßig langsam^ da der Druok ja mit einer nur auf einen ganz bestimmten. ¥ert bemessenen Geschwindigkeit zunehmen würde» Dies hätte jedoch die vor-b es ehr i ebenen Schwierigkeiten in bezug auf Druckverlust und Erosion zur Folge_β Die beim nachlassen des in der Kammer 26 herrschenden Druckes stattfindende aufwärts gerichtete Stellverschiebung desVentilsohaftes 22 würde bei der dargestellten. Ausführungaform des.Ventiles sehr

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rasch, vor sioh gehen, da das Absperrventil 28 ja den Signaldruok ungehindert zum Auslaß durchlassen würde.

Das Auegleichsventil 11 besteht aus einem Ventilkopf 55 mit nach oben und unten abgeflachten Oberflächen, der auf die ebene Oberseite des Hauptventilkörpers 14 aufgesetzt werden kann· Die Oberseite des Ventilkörpers 55 ist mit einer Kappe 56 abgedeckt, welche mit der Durchlaßöffnung 54 versehen ist· In dem Ventilkörper 55 ist ein Ventilschaft 57 derart verschiebbar eingesetzt, daß er in zur Ober- und Unterseite des Ventilkörpers 55 paralleler Richtung verstellbar ist. Der Schaft 57 ist dabei in eine Bohrung des Ventilkörpers 55 eingesetzt,die

mit
ihrerseits insgesamt 58 bezeichnet ist. In bezug auf die Figur 1 gesehen, besitzt das linke Ende dieser Bohrung 58 eine verhältnismäßig große erste Querschnittsfläche 59 und auch die auf der rechten Seite befindliche zweite Querschnittsfläche ist verhältnismäßig groß· Zur Erleichterung des Zusammenbaus kann der Schaft 57 auch aue zwei voneinander getrennten Teilen bestehen, die dann einfach in die Bohrungsabschnitte 59 und 41 eingebracht werden· Der Bohrungsabschnitt 41 geht dann in einen etwas kleineren Bohrungsabschnitt 42 über,

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der etwa als Einlaßventilstufe bezeichnet werden könnte« Ein noch engerer Bohrungsabschnitt 43 stellt die Verbindung zwischen den Bohrungen 42 und 39 her. Der Bohrungsabsohnitt 43 kann dabei als Auslaßventilstufe bezeichnet werden.

Auf den Ventilschaft 37 ist in einem innerhalb des Bohrungsabschnittes 39 befindlichen Schaftbereich eine erste ringförmige Dichtung 44 aufgesetzt· Eine zweite Ringdichtung 46' sitzt auf einem innerhalb des Bohrungsabsehnittee 41 befindlichen Schaftteil 47t der sich jedoch teilweise in den Bohrungsabschnitt 42 einschieben läßt. Eine dritte Ringdichtung 48 ist auf den zwischen den Bohrungsbereichen 43 und 39 verschiebbaren Schaftabschnitt 49 aufgesetzt. Zwischen den Dichtungen 46 und 48 weist der Schaft einen Schaftabschnitt 51 geringeren Durohmessers auf_e

Der hohle Innenraum 52 der Abdeckungsplatte 36 steht mit einer an der Oberseite des Ventilkörpers 35 vorgesehenen Signalöffnung 53 in Verbindung, die in den linken Abschnitt der Bohrung 39 einmündet» Dieser Abschnitt der Bohrung bildet also eine Signaldruckkammer 54· Mit dem rechten Abschnitt der Bohrung 39 ist dagegen eineAuslaßöffnung 55 verbunden und der rechte

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Bohrungsabsohnitt stellt somit eine Auslaßkammer 56 dar.» Eine EinlaßBffnung 57 fuhrt von der Unterseite des Gehäuses 35 her bis zum Bohrungsabsohnitt 41, der somit eine Einlaßkammer bildete Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung führt vom Hauptventilkörper 14 ein Durchlaß 58 von der unter konstantem Druck stehenden Einlaßkammer 18 nach oben zu der Einlaßöffnung 57 ο

Von dem Mittelteil des Tentilgehäuses 35 stellt eine nach unten geriohtete Öffnung 59 die Verbindung zwischen dem Bohrungsabsohnitt 42 und der den Hauptventilkolben 25 enthaltenden Kammer 26 her, so daß der Bohrungsabschnitt 42 als die Arbeitskammer des V_entiles 11 angesehen werden kann·

Die wirksame Dichtungsfläche der Dichtung 44 ist wesentlich größer als diejenige der das Einlaßventil bildenden Dichtung ' 46. Die Auslaßventildiohtung 48 dagegen ist in ihrer wirksamen Dichtungsfläche kleiner als die Dichtung 46 ₀ Der axiale Abstand zwischen den Ventilen 46 und 48 ist dabei derart gewählt, daß, wenn sich der Schaft 37 in seine in Figur 1 gezeigte Stellung nach links bewegt, sich das Ventil 46 kurz vor dem Öffnen des Ventils 48 schließt. Bewegt sich 4er Sohaft 37 dagegen in der entgegengesetzten Richtung, so

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schließt sich das Ventil 48 kurz bevor sich das Ventil 46 öffnete

In bezug auf die Wirkungsweise sei einmal von einer Eingangsstellung ausgegangen, in der das Ventil 32 auf Auslaß geschaltet istο Das Hauptventil 12 befindet sich dabei in der in Figur 1 gezeigten Auslaßstellung und der Schaft 37 des Ausgleichsventiles 11 ist nach links verschoben, so daß zwischen dem Arbeitsdurchlaß 59 und dem Auslaß 55 eine Verbindung besteht ο Der Schaft 37 wird dabei durch den in der Kammer 41 herrschenden Druck in seiner Stellung festgehaltene V/ird das Signalventil 32 dann in seine Einlaßstellung gebracht, so baut sich in der Kammer 54 mit ganz bestimmter Geschwindigkeit ein Druck auf, wobei die Druckaufbaugeschwindigkeit jeweils von der gewählten Einstellung der Engstelle 29 abhängig ist ο Wird die auf die Diohtungsfläche 44 wirkende Kraft allmählich gleich der auf die Dichtung 46 ausgeübter*. Kraft und übersteigt sie diese schließlich^ so beginnt der Schaft 37 sich langsam nach rechts zu bewegen_o Diese langsame Bewegung wird so lange fortgesetztes die Auslaßvsntildichxung 48 an der Auslaßventilstufe 43 zur Anlage gelangt und sich die Einlaßventildichtung 46 unmittelbar darauf von dem Sinlaßventilsitz 42 abhebt O

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Sobald diese Abhebebewegung nun einsetzt, fließt das Strömungsmittel aua der Einlaßkammer 41 rasch in die Arbeitskammer und führt somit einen Druckausgleich zu beiden Seiten der Dichtung 46 herbei. Da nun die Fläche der Dichtung 44 im wesentlichen größer ist als diejenige der Dichtung 48, ver- sohiebt sich der Ventilschaft 37 rasch und vollständig nach recht. Dies geschieht natürlich unter der Voraussetzung, daß der in der Kammer 54 herrschende Druck komprimierbar ist oder dad in dem System ein Akkumulator eingebaut ist, mit dessen Hilfe der Strömungsmitteldruck in dieser Kammer während dee Uinschaltens des Schaftes aufrechterhalten werden kann.

Se ist festzustellen, daß sich die nach rechts gerichtete Be wegung des Schaftes 37 in dem Moment zu beschleunigen beginnt, in dem eioh in der Kammer 42 ein Druck aufbaut; diese Be schleunigung setzt sogar schon ein bevor noch ein voller Druck ausgleich zwischen den Kammern 42 und 41 herbeigeführt ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Fläche der Dichtung größer ist als diejenige der Dichtung 48.

Die Wirkung auf das Hauptventil 12 besteht also darin, daß es aus seiner oberen Auslaßstellung rasch in seine untere

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Einlaßstellung umgeschaltet werden kann, da durch das rasche Öffnen des Ausgleichseinlaßventiles 46 ein schneller Druckaufbau in der Hauptventilbetätigungskammer 26 möglich wird.

Wird das Signalventil 32 auf Auslaßstellung geschaltet, so sinkt der in der Kammer 44 herrschende Druck rasch auf KuIl herab· Durch den in den Kammern 41 und 42 herrschenden Druck wird damit der Ausgleichsventilschaft 37 rasch nach linke auf Auslaßsteilung umgeschaltet, die Hauptventilbetätigungskammer wird schnell evakuiert und damit kann das Hauptventil 12 ebenso schnell wieder nach oben auf Auslaßstellung geschaltet werden.

Für den Fall, aaß die zeitgesteuerte Einrichtung 13 umgekehrt eingestellt und damit eine zeitlich gesteuerte Ausströmung herbeigeführt wird, das heißt, daß das Absperrventil 28 derart eingesetzt ist, daß seine Durchlaßrichtung umgekehrt zu der in der Figur 1 dargestellten Durchlaßrichtung liegt, so ist die Wirkungsweise des Ventils wie folgt: Es sei wiederum von einem

bei
Ausgangszustand ausgegangen,/ dem sich das Signalventil 32

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in Auslaßa teilung befindet. Der Haupt ventilschaft 22 "befindet sich wiederum in der Stellung der Figur 1 und der Ausgleichsventils ohaft 37 ist nach links gestellt« Sobald sich das Signalventil 32 in seine Einlaßstellung bewegt, bewirkt der rasche Druckaufbau in der Kammer- 54 ein schnelles Verschieben des Schaftes 37 nach rechts, da ja die Dichtungsfläche 44- größer ist als die Dichtungsfläche 46· Im Anschluß hieran versohiebt sich das Hauptventil 12 rasch naoh unten in seine Zuführungsstellung« Dadurch daß das Signalventil 32 auf Auslaß geschaltet wird, wird der in der Kammer 54 herrschende Druck allmählich verringert· Der Vtntils'ohaft 37 bewegt sich solange langsam nach links, bis iiüh das Einlaßventil 46 schließt und die Öffnungsbewegung dti Auslaßventilβs 48 einsetzt. Sobald sich dann das Ventil 46 öffnet wird die Arbeitskammer 42 evakuiert, der in der SuiÜhrungekammer 41 herrschende und auf die Fläche der Dichtung 46 einwirkende Druck wird größer als der auf die Diöhtungsfläche 44 wirkende abnehmende Druck und der Ventilschaft 37 versohiebt sioh rasch naoh linkt· Die Beschleunigung der Bewegung desSehaftee 37 setzt tatsächlich sohon ein sobald sich der in der Kammer 42 herrschende Druck infolge des an

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der Dichtung 46 vorliegenden Druokunterschiedes verringert» Die Hauptventilbetätigungskammer 26 wird damit rasen evakuiert und das Hauptventil bewegt sich schnell aus seiner Zuführungsstellung in seine in Figur 1 gezeigte Auslaßsteilung· Die Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung! bei der zusätzlich zu dem Ausgleichsventil 11 hööh ein insgesamt mit 61 bezeichnetes Hilfsventil vorgesehen ist· Diese Ausführungsform ist für solche Anlagen gedacht, in denen zwischen das Sighalvehtil 32 und die Aüsgleiohssignalkämmer 54 sowohl eine Auslaßmeßeinrichtung 13 (timed-out metering unit) als auch eine Einläßmeß einrichtung ö2 (timed-in metering unit) geschaltet ist*

Das Hilfsventil 61 biste&t äUsy&inem i& den Vehtilkörper 35 eingesetzten fentilköiper 63§ döiSSü Bohrung 64 aüer zu der Bohrung 38 veiiäüfti in die dei* Tetttilschaft 37 eingeöetzt ist· Ein bei 65 schematisch eingezeichneter Durchlaß stellt die Verbindung zwischen der Sighalöffniing 53 und einer Singkammer 66 des Yentilkörpers 63 her· Diese Ringkammer liegt zwischen den Dichtungen 67 und 68 und steht über die radialen Durchlässe 69 mit der Bohrung 64 in Verbindung»

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Ein insgesamt mit 71 bezeichneter Hilfsventilschaft ist in die-Bohrung 64 verschiebbar eingesetzt· Auf das äußere Ende des Schaftes 71 ist ein Tellerventil 72 aufgesetzt, das sich in einer Durohgangskammer 73 befindet, welohe zwischen dem innenseitigen Ende des Ventilkörpers 63 und dem inneren Ende derjenigen Ausnehmung liegt, in der sich das Ventil 61 befindet· Das Ventil 72 laßt sich zur Anlage an einem inneren Ende der Kammer 73 befindlichen Ventilsitz 75 bringen, der über einen Durchlaß 76 die Verbindung zu der Arbeitskammer 42 des Ausgleichsrentiles herstellt. Eine in der Bohrung 64 angebrachte Spiralfeder 77 übt einen derartigen Druck auf den Ventilschaft 71 aue, daß sich das Ventil 72 an seinen Sitz 75 anlegt.

JLuf den Ventilschaft 71 ist innerhalb der Bohrung 64 eine Dichtung 78 aufgesetzt und durch den in der durch diese Dichtung gebildeten Kammer 79 herrschenden Druck wird das Ventil 71, unter Bezugnahme auf die Figur 2 gesehen, nach oben gedruckt, ■o daß das Ventil 72 an einem Ventilsitz 81 zur Anlage gelangt, d«r durch das innenseitige Ende desVentilkörpers 63 gebildet wird· Der Außendurohmesser des Ventile« 72 ist wesentlich kleiner als der Durohmesser der Kammer 73» so daß während der Bewegung

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zwijsohen den Ventilsitzen 75 und 81 ein ausreichender Verbindungsweg erhalten bleibt und das Strömungsmittel zwischen dem Durchlaß 76 und der Kammer 79 fließen kann, wobei diese Kammer 79 wiederum in die radialen Öffnungen 69 mündet und damit mit der Signalkammer 54 in Verbindung steht·

Pur die Erläuterung der Wirkungsweise der Ausführungsform der Figur 2 Bei wiederum von einem Ausgangszustand ausgegangen, in dem das Signalventil 32 auf Auslaß geschaltet, der Ventilschaft 37 nach links gestellt· und der Ventilschaft 71 in seiner untersten Stellung ist_e Das Ventil 72 liegt dabei auf seinem Ventilsitz 75 auf. Ein in Figur 2 nicht gezeigtes Hauptventil 12, welches an den Arbeitsdurchlaß 59 angeschloseen ist, ist vor diesem Zeitpunkt naturgemäß auf Auslaß geschaltet·

Wird das Signalventil 32 nunmehr auf Zuführung umgestellt', so wird in der Kammer 54 allmählich ein Druck aufgebaut· Desweiteren entsteht aber auch in der Kammer 79 des Hilfe-' ventile 71 ein zunehmender Druck, daaber die Fläche des Ventilsitzes 75 größer ist als diejenige der Dichtung 78,verschiebt sich der Ventilschaft 71 nicht nach oben·,

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Sobald sioh jedoch, das Auslaßventil 78 schließt und das Einlaßventil öffnet, wie im Zusammenhang mit der Figur 1 bereits beschrieben wurde, wirkt auf die Unterseite des Ventiles 72 ein Druck ein und der Ventilschaft 71 schiebt sich nach oben_e Dabei pflanzt sich der in der Arbeitskammer 42 herrschende Strömungsmitteldruck (der durch das rasche Umschalten des Ventilschaftes 37 nach rechts erhäLten wurde) über den Durchlaß 76 und die Kammer 73 sowie um das Ventil 72 in die Kammer 79 fort sowie durch die Durchlässe 69,65 und 53 in die Kammer 54· In der Kammer 54 wird somit sofort ein Volldruck erhalten· Anschließend wird das Hilfsventil 71 durch den ' in der Kammer 79 herrschenden Druck, (der in der vorbeschriebenen Welse aus den Kammern 42 und 73 zugeführt wurde) in seine iⁿ Pigur 2 gezeigte äußerste obere Stellung gebracht,da dieser Druck ja entgegen der Wirkung der Feder 77 auf die Dichtung 78 einwirkt.

Wird das Signalventil 32 dann auf Auslaß geschaltet, so wird der in der Signalkammer 54 herrschende Druck allmählich abgebaut. Den Ausgangspunkt für diesen allmählich vor sich gehenden Druckabbau bildet der Volldruck (full line pressure), glelch-

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gültig wie rasch, das Signalventil 32 auf Auslaß umgeschaltet wird, nachdem sich der Ausgleichsventilschaft 37 nach rechts verscho-ben hat (und das Hauptventil 12 auf Zuführung geschaltet -ist) ο

Während der in der Kammer 79 herrschende Druck nach dem Um_ schalten des Signalventiles 32 auf Auslaß allmählich abnimmt, bleibt der Hilfsventilschaft 71 solange[Ln seiner oberen Stellung als sich der Ausgleichsventilschaft 37 noch nicht nach links verschiebt, da auf die durch den Ventilsitz 81 gebildete Fläche ja ein Volldruck (full line pressure) einwirkte

Ist dann der in der Signalkabel er 54 herrschende Druck hinreichend weit abgesunken, um eine Verschiebung des Ventilschaftes 37 nach links zu bewirken, bis sich das Ventil 46 schließt und die Öffnuhgsbewegung des Ventiles 48 einsetzt, so verschiebt sich der Ventilschaft 37 in der vorbeschriebenen Weise rasch nach links. Hierdurch wird die Kammer 73 auf Aualaß geschaltet und die Feder 77 drückt den Ventilschaft 71 nach unten, da ja die wirksame Fläche des Ventilsitzes 81 größer ist als diejenige der Dichtung 78·

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Im Verlaufe der nach unten gerichteten Bewegung des Ventilschaf.tes 71 wird der in der Signalkammer 54 verhleibende Strömungsmitteldruck rasch auf Null abgebaut, da das Strömungsmittel ja über die Durchlässe 53i 65 und 69, die Kammern 79-und 73 und den Durchlaß 76 ausströmt. Wird das Signalventil 32 dann wieder in seine Zuführungsstellung geschaltet, so muß der Druck in der Signalkammer 54 wieder vom Nullwert an aufgebaut werden, unabhängig davon, wie bald nach dem Umschalten des Ausgleichsventiles 11 und des Hauptventiles 12 auf Auslaßstellung das Signalventil wieder betätigt wird.

Die Vorteile der Ausführungsform der Figur 2 liegen vorwiegend darin, daß der zeitlich gesteuerte Arbeitszyklus vollkommen gleichmäßig verläuft, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn folgende Voraussetzungen gegeben sinds

1· es muß mit einem mit Einströmzeitsteuerung und Ausströmzeitsteuerung arbeitende^ System gearbeitet werden.

2· Die Umkehrung des Signalventiles findet sehr bald nach"

dem Umschalten des Hauptventiles statt· ,.·,·.,.;:

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3o Der in dem System lierrschende Druck wird während des Stillstandes des Betriebes, beispielsweise bei Nacht, auf null abgebaut und die genaue zeitliche Steuerung wird von dem Augenblick an wiciatxg, in dem der Leitungs-

druck morgens wieder eingeschaltet wird.

Würde der Signaldruck nur in einer Richtung gemessen, so würde der in der Kammer 54 herrschende Druck stets entweder bei null (wenn der Signaldruck zeitlich einströmgesteuert ist) oder bei Volldruck liegen (wenn der Signaldruck zeitlich .ausströmgesteuert ist)β Die Steuerungsdauer könnte also bei entsprechender Einstellung der Engstelle 29 oder 29 a für sämtliche Zyklen gleichgeschaltet werden.

In ähnlicher Weise wäre das Hilfsventil 61 dann überflüssig, wenn zwischen jedem UmsehaltVorgang des Hauptventiles 12 und dem dadurch bedingten Umschalten des Signalventiles 32 kein hinreichend langer Zeitraum liegen würde, da der Druck in der Kammer 54 2& dann auf den Mulldruck absinken oder auf den Volldruck ansteigen könnte. Pur den Fall schließlich, daß die Anlage niemals stillgelegt werden würde, oder da» eine zeitliche Steuerung während des Eingangsdruckaufbaues in der Anlage bedeutungslos wäre, wäre das Hilfsventil 61 ja nicht

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vorteilhaft, da eine genaue gleichmäßige zeitliche Steuerung auch dadurch erreicht werden könnte, daß einfach die in den Steuervorrichtungen 13 bzw«, 62 eingebauten Verengungen 29 und 29a entsprechend eingestellt werden.

Sind ;jedoch die drei vorstehend beschriebenen Voraussetzungen gegeben, so würde das Fehlen des Hilfsventiles 61 folgendes bewirken: Es sei beispielsweise einmal angenommen, daß der Signal- und leitungsdruck beim Stillegen der Anlage in dieser Folge auf null abgebaut wurde_o Der Ventilschaft 37 wäre entsprechend nach links verstellt und der Ventilschaft 71 würde mit Bezug auf die Figur 2 gesehen seine untere Stellung einnehmeno Geht dann der Leitungsdruck wieder zurück und verstellt sich das Signalventil 32 infolgedessen zunächst wieder in seine Zuführungsstellung, so würde sich in der Kammer 54 ein Druck mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit aufbauen, welohe davon abhängt wie die Engstelle 29 eingestellt ist« Sobald der Druck in der Kammer 54 beispielsweise 80% des Leitungsdruckes erreicht haben würde, würde sich der Ventilschaft 37 wie unter Bezugnahme auf die Figur 1 beschrieben plötzlich nach rechts verschieben· Dadurch würde das Haupt-

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Ventil 12 "beispielsweise etwa 8 Sekunden nach dem Umschalten des Ventiles 32 nach unten verstellt, wenn man einmal von der Annahme ausgeht, daß das durch den Engpass 29 fließende Strömungsmittel 8 Sekunden braucht um einen Druck von 80$ des Leitungsdruckes aufzubauen

Es sei von der Annahme ausgegangen, daß unmittelbar nach dem Umschalten der V_entilschäfte 37 und 22 das Signalventil 32 auf Auslaß geschaltet würde» Der in der Kammer 54 herrschende Druck würde sich von dem gegebenen Ausgangspunkt an, das heißt also von 80$ des Leitungsdruckes oder etwas mehr wieder abbauen₀ Sobald der Druck in der Kammer 54 einen Wert von annähernd etwa 20$ des Leitungsdruckes erreicht, wird der Ventilschaft 37 rasch nach links verstellt» Dieser Abschnitt des Arbeitszyklus hat dann beispielsweise annähernd 6 Sekunden gedauerte

Es sei nun weiter angenommen, daß das Ventil 32 unmittelbar im Anschluß hieran in seine Zuführungsstellung gebracht wird, was zur Folge hätte, daß sich in der Kammer 54 wieder ein Druck aufbauen würde₀ Diesmal würde jedoch der Ausgangspunkt bei 20$ des Leitungsdruckes und nicht wie vorher bei einem Mulldruckwert liegen· Sobald der Druck in der Kammer 54 wieder

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erreicht wird der Ventilschaft 37 von neuem nach, rechts verstellt. Der Ventilschaft 37 und damit auch der Hauptventilsohaft 22 wurden sich also während des ersten Arbeitszyklus während einer Dauer von 8 Sekunden in ihrer Auslaßstellung befinden, während sie diese Auslaßstellung in dem zweiten und allen weiteren Arbeitszy.-sklen nur noch 6 Sekunden einnehmen· Der Grund hierfür liegt darin, daß in der vorbesohriebenen Weise der Ausgangspunkt der Kammer 54 zu Beginn des ersten Arbeitszyklus beim Nullwert lag, jedoch bei Beginn der weiteren Arbeitszyklen 2O?6 des Leitungsdruckes betrug.

Wird in einem derartigen Fall jedoch nunmehr das Hilfsventil 61 zum Einsatz gebracht, so erfolgt der Beginn des Arbeitszyklus stets in der Weise, daß in der Kammer 54 ein NuIl-

( druck herrscht, wenn sich der Ventilschaft 37 in seiner nach links gerichteten Stellung befindet, oder aber daß der Druck in der Kammer 54 den vollen Leitungsdruck erreicht, wenn der Ventilschaft 37 nach rechts geschaltet ist·

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Claims

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Patent- (Schutz-)Ansprüche:

ο Durch den Druck des Strömungsmittels betätigtes Ausgleichsventil, in dem ein Ventilschaft verachiebbar in einem Ventil-

körper gelagert ist, eine Einlaßkammer mit einer Quelle konstanten Strömungsmitteldruckes verbunden und eine Signalkammer abwechselnd auf Druck und Auslaß geschaltet werden kann und diese beiden Kammern jeweils an den Enden des Schaftes vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Arbeitsdurchlass (59) eine Verbindung zwischen axial im Abstand voneinander angeordneten, von dem Ventilschaft (37) getragenen Einlaß- (46) und Auslaßventilen (48) herstellt, daß zwischen das Auslaßventil (48) und die Signalkammer (54) eine Auslaßöffnung (55) eingeschaltet ist, und daß die Auslaßöffnung (55) und die Signalkammer (54) durch eine Dichtung (44) voneinander getrennt werden, wobei die ο Flächen der Ventile (46,48j_ und der Dichtung (44) derart

_o aufeinander abgestimmt sind, daß während des Betriebs des Aus— \

^Z gleichsventiles (11) ein teilweises öffnen des Einlaß-

^OT ventiles (46) bewirkt, daß der Ventilschaft (37) rasch derart

umgeschaltet wird, daß er das Einlaßventil (46) öffnet, und ein teilweises Öffnen des Auslaßventiles (48) zur Folge hat, daß sich der Ventilschaft (37) rasch derart umschaltet, daß er das Auslaßventil (48) vollständig öffnet»

_ on

2. Ausgleiohsventil nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsdurehlaß (59) eine Verbindung zu einer zwischen der Einlaßkammer (41) und der Signalkammer (54) befindlichen Arbeitskammer (43) herstellt, und daß die Auslaßöffnung (55) eine Verbindung zu einer zwischen der Arbeitskammer (43) und der Signalkammer (54) befindlichen Auslaßkammer (56) herstellt, und daß das Einlaßventil aus einem an dem Ventilschaft (37) zwischen der Einlaßkammer und der Arbeitskammer angebrachten ringartig ausgebildeten Ventil (46) besteht, wobei die wirksame Dichtungsfläche des Einlaßventiles (46) kleiner ist als die wirksame Dichtungsfläche der Dichtung (44), welche dieAuslaßkammer und die Signalkammer voneinander trennt und wobei das Auslaßventil aus einem an dem Ventilschaft (37) zwischen der Arbeitskammer und der Auslaßkammer angebrachten ringförmig ausgebildeten Ventil (48) besteht, dessen wirksame Fläche wiederum kleiner ist als die wirksame Fläche des Einlaßventiles (46)₀

3· Ausgleiohsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand zwischen dem Einlaßventil , (46) und dem Auslaßventil (48) derart bemessen ist, daß, wenn der Ventilschaft (37) auf Auslaßstellung schaltet,sich

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das Einlaßventil aohließt, bevor sich noch das Auslaßventil öffnet und daß, wenn der Ventilschaft auf Zuführung geschaltet ist, sich das Auslaßventil schließt bevor sich das Einlaßventil öffnet»

4ο Ausgleichsventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsventil (61) vorgesehen ist, welches derart in Abhängigkeit von dem Ventilschaft (37) arbeitet, daß es beim Umschalten des Ventilschaftes in eine Stellung den Vollen Druck auf die Signalkammer (54) einwirken läßt, während es bei Umsehalten des Signalschaftes (37) in seine andere" Stellung den in der Signalkammer (54) herrschenden Druck auf null abbaut*

ο Ausgleichsventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Durchlaß (76) des Ventiles (61) mit der Arbeitskammer (42) und ein . zweiter Durchlaß (65) mit der Signalkammer (54) in Verbindung steht, daß das Hilfsventil (61) zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung hin und her verschiebbar ist, in der es jeweils die erste und die zweite Durch« laßöffnung voneinander trennt und daß es außerdem auch auf eine Zwischenstellung einstellbar ist, in welcher es die

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erste und diw zweite Eurchlaßöffnung miteinander verbindet, Wobei das Umschalten des Hilfsventiles (61) aus der ersten Stellung über die Zwischenstellung und in die zweite Stellung in Abhängigkeit von dem Umschalten des Ventilschaftes (37) in seine eine Stellung und das Umschalten des Hilfsventiles aus seiner zweiten Stellung über seine Zwischensteilung wieder in die erste Stellung zurück in Abhängigkeit von der Verstellbewegung des Ventilschaftes in seine andere Stellung erfolgt·

6. Ausgleichsventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signalventil (32) mit der Signalkammer (54·) verbunden ist, und daß außerdem eine Zeitsteuerungseinrichtung (29) vorgesehen ist, mit deren Hilfe der Strömungsmittelfluß in mindestens einer Richtung zwischen den Signalen (32) und der Signalkammer (54) meßbar ist·

7· AuBgleichflventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch.gekennzeichnet, daß das Ausgleichsventil auf ein zwischen zwei Stellungen hin- und herschaltbares Hauptventil (12) aufgesetzt ist und daß ein zur Betätigung des Hauptventiles (12) dienender Kolben (25) mit der Arbeitskammer (43) in Verbindung steht·

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