DE1540476A1 - Druckmittelbetaetigtes Ventil fuer elektrische Schalter - Google Patents

Description

• Druckmittel -betätigtes Ventil für elektrische Schalter. An Ventile für elektrische Schalter iyerden bekanntlich besonders hohe Aniorderungen gestellt. Diese Anforderungen beziehen sich nicht nur auf eine hohe Betriebssicherbeit, die auch dann gewährleistet sein muß, wenn das Ventil über längere Zeit nicht betätigt wird, sondern vor allem auf eine'möglichst schnelle Arbeitsweise, weil dies die Vorausse.tzung für eine schnelle Schaltung ist. Die genannten Forderungen sind aber gerade bei elektrischen Schaltern deshalb schwer zu erfüllen, weil von den Uberwachungseinrichtungen elektrischer Anlagen, die die Schalter steuern, nur kleine Kräfte zum Betätigen der Ventile zur Verfügung stehen.
• Es ist bereits bekannt, Ventile für elektrische Schalter durch das zu steuernde Druckmittel, also z.B. pneumatisch, zu betätigen. Hierzu verwendet man vielfach einen als Differentialkolben ausgebildeten Hauptventilteller, der von einer Feder in die Schließstellung gedrückt wird. Auf der dem Ventilsitz abgekehrten Seite des Ventiltellers ist ein Druckraum vorgesehen, der in der Schließstellung mit dem zu steuernden Druckmittel gefüllt ist. Zum Öffnen wird der Druckraum über ein Steuerventil entleert, so daß der Ventilteller durch Differentialkolbenwirkung entgegen der Wirk-ung derb Schließfeder vom Ventilsitz abgehoben wird. Die bekannten Ventile erfordern aber immer noch verhältnismäßig große Betätigungskräfte, weil das zu betätigende Steuerventil, mit dem der Druckraum des Hauptventils zum Öfinen entleert wird, einen großen Durchlaßquerschnitt aufweisen muß, wenn die Entleerung des Druckraumes und damit die Öffnung des Hauplventils sehr schnell erlolgen soll.
• Man könnte zwar daran denken, die Betätigungskraft dadurch -hrabzusätzen, daß man auch den Ventilteller des Steuerventils als vom Druckmittel-betätigten Differentialkolben ausbildet. Dazu müßte man ein Vorsteuerventil verwenden, das den Druckraum des Steuerventils entleert. Dieser Weg führt aber nicht zu befriedigenden Ergebnissen, weil die Zeit, die für das Entleeren des -"'i-uckraumes des Steuerventils notwendig ist und sich zu der Zeit addiert, die für das Entleeren des Druckraumes des Rauptventiltellers benötigt wird, eine zu große Eigenzeit des Ventils ergibt, wenn man das Vorsteuerventil nicht sehr groß bemißt. Tut man dies, so benö tigt man aber wiederum große Betätigungskräfte.
• Die Erfindung betrifft ein druckmittelbetätigtes Ventil für elektrische Schalter, das die eingangs genannten Forderungen in optimaler Weise erfüllen soll. Sie geht von einer Anordnung .it einem als Differentialkolben ausgebildeten Hauptventilteller aus, der von einer Feder in die Schließstellung gedrückt wird und durch Entleeren eines Druckraumes auf der dem Ventilsitz abgekehrten Seite geöffnet wird. Gemäß der Erfindung wird ein zum Entleeren des Druckraumes dienendes Steuerventil mit Hilfe eines Vorsteuerventils von dem zu steuernden Druckmittel entgegen der Wirkung einer Feder geöffnet. Hierdurch kann man erStaunlicherweise kürzere Zeiten erreichen als bei dem vorstehend beschriebenen Ventil mit zwei hintereinandergeschalteten, als Diiferentialkolben ausgebildeten Ventilen. Dennoch erhält man nur geringe Betätigungskräfte. Ferner bietet das neue Ventil Vorteile in-Bezug auf die Herstellung, wie später

  näher erläutert wird.lBeim Arbeiten des neuen Ventils wird

  zuerst entweder von Hand oder magnetisch das Vorsteuerventil geöllnet. Dadurch gelannt das anstehende Druckmittel auf einen Kolben, eine Membran.oder dergleichen, über die das Steuerventil betätigt vird. Die hierfür notwendigen Druckmittelm engen sind nur klein. Sie erfordern nur kleine Ventilabmessungen und entsprechend geringe Betätigungskräfte. Außerdem ergeben geringe Druckmittelmengen kurze Steuerzeiten. Das Steuerventil gibt dann eine Auslaßöffnung für den Druckraum des Hauptventiltellers frei, so daß der Druckraum mit einen. Ni2derdruckraum in Verbindung kommt. Deshalb ist das am Hauptventilteller anstehende Eruckmittel in der Lage, den Hauptvontilteller von seinem Ventilsitz abzuheben und einen Lurchlaß für das Druckmittel zu öffnen. Daß hierfür größere Druckmittelmengen benötigt werden, ist nicht nachteilig,.weil fpr diese Druckmittelmengen keine Steuerung erforderlich ist und die Zuleitungsquerschnitte deshalb beliebig groß gemacht werden können.
• Las Stcuerventil ist zweckmäßig ein Doppelventil, das bei Entleeren des Druckraumes eine Zufuhrleitung zum Druckraum sperrt. Man kann aber insbesondere dann, wenn das Hauptventil nach einer vorgegebenen Zeit schließen soll, auch die Bewegung des Hauptventiltellers selbst zum Sperren der Zufuhrleitung für das Druckmittel heranziehen.-

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  Im innern des Gehäuses 2 ist auf der-d2in

  gegenüberliegenden Seite ein Ventilsitz gegen den

  sich in der Schließstellung der 91 einer

  Dichtung, 10 legt. Ventilsitz 8 und Ventilteiler bilden somit

  das ilauptventil 11. Der Alauptventilteller 9 ist als Differen-

  tialkolben ausgebildet. Er gleitet -mit einem rohlförmigen Forte

  satz 12 au'L einem feststehenden Kolben 13 und schließt mit

  diesen einen Druckraum 14 ein, in dem eine den Ventilteller 09

  in die Schließstellung drückende Feder 15 un't-#ergebraerit ist..

  i#er Lruckraum 14 steht über einen Kanal 16 mit einen, Eaum 18 in Verbindung, in dem der Ventilteller 19 eines als Doppelventil auscebildeten Steueiventils 17 angeordnet ist. Der Vent-ilteller 19 nimmt normalerweise unter der der ;,'eder 20 und des Gasdruckes die gezeichnete Lage ein, in 'er -er an einem Ventilsitz 21 anliegt. Ein zweiter Ventilsitz 22, an den ein Kanal 23 angeschlossen ist, steht in dieser Stellung mit deril Kanal 16 in Verbindung. Der. Kanal 23 führt- in einen Ilochdruckraum 25, der unmittelbar mit de#u-i Nochdruckanschluß 4 in Verbindung steht. Somit ist der Druck-r#aum 14 in der gezeichneten Stellung mit flochdruckgas `z z-Mit den, Ventilteller.19 ist über eine Stange 27 ein Kolben 28 verbunden, der in einem Zylinder 29 gleitet# -",)er Zylinder wird durch den Kolben 28 in zwei Räume geteilt. Der auf der Seite des Ventilsitzes 19 liegende Raum 30 des Zylinders 29 steht' über-,-die Bohrung 31 für die Stange 27 und einen Kanal 32 im Vontilblock 1 mit einem Niederdruckraum 33 in Verbindung, in den die Niederdruckleitung 3 mündet. Der andere Raum des Zy- linders 29 ist über den Kanal 34 an eine Bohrung 35 angeschlossen, in der ein Stößel 36 verläuft. Uber eine Ausnehmung 37 steht die Bohrung 35 mit dem Niederdruckkanal 32 in Verbindung, solange der mit dem Stößel 36 verbundene Anker 38 eines Elekl'rom...agneten 39 die dargestellte Ruhelage einnimmt.
• Ar, unteren Ende der Bohrung- 35 ist ein Ventilsitz 42 vorgesehen, der von, Ventilteller 43 eines Vorsteuerventils 44 in der gezeiciineten Stellung verschlossen ist. Der Ventilteller 43 des Vorsteuerventils steht unter der Wirkung einer Feder 45, so daß er die Bohrung 35 von einem Kanal 46 trennt, der mit den Hochdruckraum 25 in Verb'indung steht.
• tie die Figur zeigt, besitzt das Ventilgehäusä im wesentlichen die Form eines ilohloylinders. Durch einen von dieser Form abweichenden Vorsprung 50, der gegen eine im Ventilblock angeordnete Dichtung 51 drückt, werden der Hochdruckraum 25 und der Eiederdrubkraum 33 voneinander getrennt. Die Abdichtung des Innern des Ventilgehäuses gegen die Atmosphäre erfolgt mit einer Dichtung 54 zuischen dem Niederdruckraum 33 und der .Außenluft, die in der Fuge 52 zwischendem Ventilgehäuse 2 und dem Ventilblock 1 angeordnet ist.

  . . Im oberen Teil des Ventlilblockes 1 ist eine Mindestdruck-

  sperre 53 angeordnet. Zu ihr gehört ein Kolben 55, der entgegen

  Giner Feder 56 beweglich ist. Die Feder 56 ist in einem üaum,

  ngeordnet, der mit dem Niederdruckraum 33 über einen Kanal 58

  verbunden ist und eine am Kolben 55 befestigte Elatte 59 ent-

  hält. Die Platte 59 greift mit einer Nase 60 in-eine Ausneh-

  mung 61 eines Betätigungsstößels 61 der aus dem Ventilblock 1

  nach außen geführt ist. Die andere Seite des Mbens 55 steht

  über einen Kanal 64 mit dem Hochdruckraum 25 in Verbindung.

  Zum Ufnen des Hauptventils 11 mu ß zunächst das Vorsieuer-

  ventil 44 durch den Stöße! 36 aufgestoßen werd= Dios ist

  abor nur dann möglich, wenn der Druck im HocHruckraum 25

  genügend groß ist. Nur dann.drückt der Alber 55 Co Nase 60

  aus der Ausnehmunt 61 des Stößels 61 Unterhalb des IM erfor-

  derlichen MinGstdruckes ist auch Aue elektrische

  des Vorsteuerventils 44 durch den ausgescCos-

  2en, weil mit dem Kolben 55 ein Schalter

  gekoppelt ist, der den Stromkreis Ar jen Magneier unterbricht,

  g '50

  benn das Vorsteuayventil 44 geöffnet wird,

  durch den Kanal 46 und den Kan21 54 in den Zylinist 21. sth,-

  drückt es über den Kolben 26 und die Stange 27 den Ventil-

  teller 19 entgegen der Wirkung der Yeder 20 nach unten. Der

  Ventilteller gibt dabei den Ventilsitz-21 frei und verschließt

  den Vontilsitz 22. Ler Kanal 16 wird auf diese Weise vom

  Nochdruckraum 25 abgesperrl und mit dem Niederdruckraum 33

  in Verbindung gebracht. Dadurch wird der Druckraum 14 entleert

  uni das unterhalb des Hauptrentiltellers 9 anstehende Hochdruck-

  ps hebt den GUMMI= vom Ventilsitz 8 ab, so daß der Durch-

  ggng von aor Hochdruckleitung 4 zur Auslaßöffnung 5 freigegeben

  Bein B?tätigen des ionsiGuernentils 44 verschließt der Anker 38

  das ober2 Ode der Bohrung 35- Deshalb sind nur kleine Gas-

  Ause mit Hochdruckgas zu fUllen, und der Kalben 28 setzt sich

  -#3nSprechand schnell in Bewegung. Das auf diese Weise erreichte

  schnelle Ö2inen des Steuerventils 17 führt dann unverzüglich

  zum UM« des Hauptuentiltellers 9, weil dieser uumittelbar

  in Nochdruckraum angeordast und daher stets mit dem vollen

  trerk in beaufschlagt ist.

Claims (4)

1. Patentanstrüche: 1: Druckmittelbetätigtes Ventil für elektrische Schalter, insbesondere LeistungsschalteIr mit einem geschlossenen Gaskreis, mit einem A Differentialkolben ausgebildeten Hauptventilteller, der von einer Feder in die Schließstellung gedrUckt und durch intleeren eines Druckraumes auf der dem'Ventilsitz abgekehrten Seite geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Entleeren des Lruckraumes (14) dienendes Steuerventil (17) mit Hilfe eines Vorsteuerventils (44) von dem zu steuernden Druckmittel entgegen der Wirkung einer Feder (15) geöffnet wird.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (17) ein Doppelventil ist, das beim Entleeren des Druckraumes (14) eine Zufuhrleitung (23) für das Druckmittel zum Druckraum (14) sperrt.
3. 3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Vorsteuerventil (44), Steuerventil (17) und Hauptventil (11) gleichachsig angeordnet sind.
4. 4. Ventil nach Anapruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Vorsteuerientil (44), Steuerventil (17) und Hauptventil--teiler (9) zu einem Block (1) vereinigt sind, der als Ganzes. in ein Ventilgebäuse (2) einsetzbar ist. 1.- Ventil nach l'Inspruch -1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilgehäuse (2) durch das Einsetzen des Blockes (1) mit C:-Hille eines Vo.-s-Drunges (50) ein ilochdruckraum (25) und -ein Nie.derdruckraum (33) gebildet werden. 6. V2ntil nach Anspiuch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die 'ie Atmos härc 52) zwischen dem gegen a p zu dichtende Fuge r Block (1) tnd den Ventilgehäuse (2) im Bereich des Niederdruck.-aumes (33) liegt. 7. Ventil nach einen der Ansprüche 4, 5 oder 6, dadurch geicenn.-eictinet, daß2 der Blocic (1 ) eine 1,1,indestdr"ickc-erre (53) 4 l';i I enthülL, die eine Betätigung Ges Vorsteuerventils (44) bei Drück.en unin---halb eilne.-. 1,11indestwertes verhindert. E. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (1) einen Kolben (55) enthält, der mit einerm Stöße (63) zum Betätigen G-es Vorsteuerventils (44) zusammenwirkt.