DE1675538A1

DE1675538A1 - Ventilaggregat

Info

Publication number: DE1675538A1
Application number: DE19681675538
Authority: DE
Inventors: Salerno Paul Gasper
Original assignee: Vapor Corp
Current assignee: Vapor Corp
Priority date: 1967-01-24
Filing date: 1968-01-17
Publication date: 1971-01-07
Also published as: GB1153234A; NL6717438A; FR1558944A; SE322664B; US3415269A

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einer Kammer, in der eig einen Kolben umfassendes ^ventilorgan, das auf der in die Strömungsrichtung weisenden Seite angeordnet ist, zwischen einer geschlossenen Stellung, einer teilweise geöffneten Stellung und einer vollständig geöffneten Stellung bewegt werden kann, um das Strömen eines unter Druck stehenden Fludes durch das Ventil zu regeln. Hierbei wird die Stellung des das Ventilorgan tragenden Kolbens durch eine wahlweise Entlüftung der erwähnten Kammer bestimmt.

Es sind bereits verschiedene Konstruktionen von Ventilen bekannt, die dazu dienen, das Strömen eines unter Druck stehenden Fludes, z.B. von Druckluft, durch mit dem Flud arbeitende Einrichtungen zu regeln, die z.B. in einem Flugzeug vorgesehen sind. Derartige bekannte Ventile umfassen Ventilorgan- und Kolbenmittel, die normalerweise in ihrer Schließstellung gehalten werden, und die in eine Ventilöffnungsstellung gebracht werden können, wenn nach Bedarf ein Druckunterschied auf ent-

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gegengesetzten Seiten der erwähnten Mittel zur Wirkung gebracht wird. Diese bekannten Ventile erweisen sich nicht in allen Anwendungsfällen als in jeder Beziehung zweckmäßig, da sie nur zwei Betriebsstellungen einnehmen können, und zwar eine geschlossene Stellung oder eine vollständig geöffnete Stellung. Eine Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, ein Ventil der vorstehend allgemein bezeichneten Art vorzusehen, bei dem zur Erzielung einer größeren Anpassungsfähigkeit die Ventilorgan- und Kolbenmittel wahlweise in eine teilweise geöffnete Stellung gebracht werden können, wobei es natürlich auch möglich ist, das Ventil auf bekannte Weise zu schließen bzw. es vollständig zu öffnen.

Sie Erfindung wird Im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeiapiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt ein erfindungsgemäßeβ Ventil, bei dem die Ventilorgan- und Kolbenmittel in ihrer geschlossenen Stellung gezeigt sind.

Pig. 2 entspricht allgemein Fig. 1, zeigt jedoch das Ventil für'den Fall, daß sich die Ventilorgan- und Kolbenmittel in einer teilweise geöffneten Mittelstellung befindet.

Fig. 3 ähnelt ebenfalls Fig. 1, zeigt jedoch die Ventilorgan- und Kolbenmittel in ihrer vollständig geöffneten Stellung.

In Fig. 1 erkennt man eine insgesamt mit 10 bezeichnete bevorzugte AusfUhrungsform eines erfindungsgemäßen Ventils.

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Um die folgende Beschreibung zu vereinfachen, sei angenommen, daß gemäß Fig. 1 das linke Ende des ^ventile 10 der Strömung zugewandt ist, während das rechte Ende in die Strömungsrichtung weist.

Das Ventil 10 umfaßt ein insgesamt mit 12 bezeichnetes Gehäuse mit einem der Strömung zugewandten Gehäuseteil 14» das eine Einlaßöffnung 16 besitzt, und mit einem in die Strömungsrichtung weisenden Gehäuseteil 18, an dem ein Ring 20 befestigt ist, der eine Austrittaöffnung 22 abgrenzt. Der Ring 20 ist auf A seiner dem Ventil zugewandten Seite mit einem konischen Ventilsitz 24 versehen, und er ist auf seiner von dem Ventil abgewandten Seite so ausgebildet, daß er das benachbarte Ende einer Rohrleitung 26 aufnehmen kann. Gemäß Pig. 1 sind die Einlaßöffnung 16 und die Austrittsöffnung 22 gleichachsig angeordnet.

In dem Gehäuse 12 sind insgesamt mit 28 bezeichnete Ventilmittel angeordnet. Diese Ventilmittel umfassen einen Zylinderabschnitt 30 mit einer allgemein konischen Stirnwand 31, die bei 32 mit einer Drosselöffnung versehen ist, wobei der a Abschnitt 30 eine Kolbenkammer 33 abgrenzt. Die Stirnwand 31 ist der Strömung zugewandt, und sie dient dazu, den Widerstand auf ein Minimum herabzusetzen, der dem Strömen eines Fludes durch das Gehäuse 12 und längs der Außenseite der Ventilmittel 28 entgegengesetzt wird. In dem Zylinderabschnitt 30 ist axial verschiebbar ein insgesamt mit 34 bezeichnetes Ventiiorgan- und Kolbenteil gelagert· Diese Ventilorgan- und Kolbenmittel 34 umfassen einen Hauptkörper 36, einen ringförmigen, radial nach außen vorspringenden Flanschabschnitt 38, der praktisch einen

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Kolben bildet, sowie eine zentrale ringförmige axiale Verlängerung 40 mit einer konischen Stirnfläche 42, wobei die Verlängerung 40 ein Organ zum Verschließen der Ventilöffnung bildet. Der Flanschabschnitt 38 ist auf seiner Außenseite mit zwei Kolbenringen 43 versehen, die reibungsschlüssig mit der zylindrischen Innenfläche des Zylinderabschnitts 30 zusammenarbeiten und gegenüber dieser Innenfläche eine Abdichtung bewirken. Wie im folgenden näher erläutert, sind die Ventilkolbenmittel 34 bewegbar, und zwar zwischen der in .fe'ig. 1 gezeigten geschlossenen Stellung, einer mittleren bzw. teilweise geöffneten Stellung, die in Fig. 2 gezeigt ist, und der in Fig· 3 gezeigten vollständig geöffneten Stellung. Bei der geschlossenen Stellung der Ventilkolbenmittel 34 nach Fig. 1 liegt die Stirnfläche 42 des Ventilorgans an dem Ventilsitz 24 des Ringes 24 an, um zu verhindern, daß das Jj'lud aus dem Gehäuse 12 über die Austrittsöffnung 22 entweicht.

Wandmittel 44 erstrecken sich zwischen dem Gehäuse 12 und " dem Zylinderabschnitt 30 und ragen in radialer Sichtung in den Zylinderabschnitt hinein. Am inneren Ende der Wandmittel 44 ist ein rohrförmiger Abschnitt 46 ausgebildet, der gleichachsig mit dem Zylinderabschnitt 30, der Einlaßöffnung 16 und der Austrittsöffnung 22 angeordnet ist. Um die Herstellung und den Zusammenbau zu vereinfachen und zu verbilligen, ist es möglich, das Gehäuseteil 14, den Zylinderabschnitt 30, die Wandmittel und den rohrförmigen Abschnitt 46 in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise als zusammenhängendes Bauteil herzustellen. In dem rohrförmigen Abschnitt 46 ist eine verschiebbare Stange 48 gelagert, die nahe ihrem rechten Ende mit einem Flansch 50

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versehen ist. Der üauptkörper 36 der Ventillcolbenmittel 34 ist mit Hilfe einer Kutter 52 so an der Stange 48 befestigt, daß er an dem Plansch 50 anliegt. Federmittel in Form einer Druckfeder 54 sind zwischen den Wandmitteln 44 und dem Hauptkörper der Ventilkolbenmittel 34 konzentrisch mit der Stange 48 auf den rohrförmigen Abscnnitt 46 aufgeschoben. Die ü'eder 54 spannt die Ventilkolbenmittel 34 normalerweise nach rechts vor, so daß die Stirnfläche 42 des Ventilorgans gemäß Fig. 1 in Anlage an dem Ventilsitz 24 gehalten wird, während der Flansch 50 der Stange 48 M gemäß Fig. 3 mit dem benachbarten Ende des rohrförmigen Abschnitts zusammenarbeiten kann, um die Einwärtsbewegung der Ventilkolbenmittel 34 zu begrenzen und die vollständig geöffnete Stellung der Ventilkolbenmittel festzulegen.

Ein erster Strömungskanal 56 ist in den Wandmitteln 44 ausgebildet, und dieser Strömungskanal steht gemäß Fig. 1 normalerweise an seinem inneren Ende über die Bohrung des rohrförmigen Abschnitts 46 in Verbindung mit dem Innenraum des Zylinderabsshnitts 30. Gemäß Fig. 1 sind bei 58 schematisch angedeutete * durch einen Elektromagneten zu betätigende Ventilmittel vorgesehen, die ein Ventilorgan 60 umfassen; mit Hilfe der Ventilmittel 58 ist es möglich, das äußere Ende des ersten Strömungskanals wahlweise gegenüber der Atmosphäre zu öffnen oder zu schließen. In den Wandmitteln 44 ist ein zweiter Strömungskanal 62 ausgebildet, der an seinem inneren Ende direkt mit dem Innenraum des Zylinderabschnitts 30 in Verbindung steht. Ferner sind bei 64 schematisch angedeutete, durch einen Elektromagneten zu betätigende Ventilmittel vorgesehen, die ein Ventilorgan 66 umfassen, Ittels dessen das äußere Ende des zweiten Strömungskanals 62

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gegenüber der Atmosphäre wahlweise geöffnet und geschlossen werden kann. Der erste Strömungskanal i?6 und die Magnetventilmittel 58 bilden eine erste Einrichtung, mittels deren der Innenraum des Zylinderabschnitts 30 gegenüber der Atmosphäre wahlweise geöffnet werden kann; die Stange 48 bildet eine zweite Einrichtung, mittels deren die erwähnten ersten Mittel dadurch wirkungslos gemacht werden können, daß das innere Ende des Kanals b>6 geschlossen wird, wenn die Ventilkolbenmittel 34 gemäß Fig. 2 in ihre mittlere bzw. teilweise geöffnete Stellung gebracht werden. Der zweite Strömungskanal 62 und das Magnetventil 64 bilden eine dritte Einrichtung, die von der ersten und der zweiten Einrichtung unabhängig ist und es ermöglicht, den Innenraum des Zylinderabschnitts 30 wahlweise mit der Atmosphäre zu verbinden.

Das beschriebene erfindungsgemäße Ventil kann dazu dienen, das Strömen eines unter Druck stehenden Fludes, z.B. von Druckluft, durch verschiedene mit dem i'lud arbeitende Einrichtungen zu regeln, wie sie z.B. bei Plugzeugen verwendet v/erden. Das Ventil kann in eine Leitung eingescnaltet werden, wobei das Gehäuseteil 14 an seinem der Strömung» zugewandten Ende mit einer Druckluftquelle verbunden wird, während der Hing oder Bund 20 an einer in der Strömungsrichtung hinter dem Ventil liegenden Rohrleitung 26 befestigt wird, die zu einem Punict führt, dem Druckluft wahlweise zugeführt werden soll· Das in die Einlaßöffnung 16 eintretende unter Druck stehende Flud strömt über die Außenseite der Ventilmittel 28 sowie über die Drosselöffnung 32 in das Innere des Zylinderabschnitts 30. Wenn die Magnetventile ί>8 und 64 ausgeschaltet bleiben, sind die zugehöri-

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gen Ventilorgane 60 und 66 so angeordnet, daß sie die zur Atmosphäre führenden Strömungskanäle i>6 und 62 verschließen. Bei diesem betriebszustand wirkt der Druck des Fludes in dem Zylinderabschnitt 30, der wegen des Vorhandenseins der Verbindungsdrossel 32 gleich dem Druck des Fludes an der Einlaßöffnung 16 ist, mit der Feder !?4 zusammen, um die Ventilkolbenmittel gemäß Pig. 1 in, inrer geschlossenen Stellung zu halten, bei der die Stirnfläche 42 des Ventilorgans an dem Ventilsitz 24 anliegt.

Wenn es erwünscht ist, den Fluddurchsatz ζ fischen der Einlaßöffnung 16 und der Austritteöffnung 22 einzuschränken, wird das magnetventil 5b eingescnaltet, so daß das Ventilorgan 60 vom äußeren Ende des ersten Strömungekanals 56 abgehoben wird. Auf diese »eise wird die Kolbenkammer 33 über die Bohrung des rohrförmigen Abschnitte 46 und den Kanal 56 mit der Atmosphäre verbunden. Infolgedessen wird der in der Kolbenkammer 33 herrschende Druck erheblich verringert, d% durch die Drosselöffnung 32 eiije Menge des unter Druck stehenden Eludes strömt, die im Vergleich zu der tfludmenge klein ist, welche aus der Kolbenkammer 33 über den Kanal 56 zur Atmosphäre entweicnen kann. Auf diese Weise wird ein Druckunterschied auf den entgegengesetzten Seiten der Ventilkolbenmittel 34 hergestellt. Die anfängliche Offnungskraft, die auf die Ventilkolbenmittel 34 wirkt, ist annähernd glei dem Unterschied zwischen der Querschnittsfläche des Zylinderabschnitts 30 und der durch den Außendurchmesser der axialen Verlängerung 40 bestimmten Fläche, wenn man diesen Flächenunterschied mit dem Druck des Fludes in dem Gehäuse 12 vervielfacht und von dem Ergebnis die durch die Jfeder 54 aufgebrachte relativ kleine Kraft abzieht. Wenn die Ventilkolbenmittel 34 beginnen,

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sich in dem Zylinderabscünitt 30 unter der Y/irkung der auf den wirksamen Kolbenteil 38 ausgeübten Offnungskraft nach, innen zu bewegen, wird die Stirnfläche 42 des Ventilorgans von dem Ventilsitz 24 abgehoben, so daß das Flud aus dem Gehäuse 12 über die Auatrittsöffnung 22 zu der sich an das Ventil anschließenden Leitung 26 strömen kann· Sobald sich die Ventilkolbenmittel 34 etwas geöffnet haben, nimmt die auf sie wirkende Üffnungskraft schnell auf einen Wert zu, der im wesentlichen dem Produkt aus dem Druck des Fludes in der Leitung 26 und der gesamten Fläche entspricht, die durch den Innendurchmesser des gylinderabschnitts 30 bestimmt ist, denn der Druck in der Leitung 26 nimmt auf einen ^Nert zu, der im wesentlichen gleich dem Druck in der Leitung vor dem Ventil ist, während der Druck in der Kolbenkammer 33 praktisch auf einem Wert bleibt, der dem Druck der Atmosphäre entspricht.

Wenn sich die Ventilkolbenmittel 34 ihrer in Fig. 2 gezeigten mittleren Offnungsstellung nähern, verschließt die Stange 48 das innere Ende des ersten Strömungskanals 56, so daß die Verbindung zwischen der Kolbenkammer 33 und der Atmosphäre unterbrochen wird. An diesem Punkt baut das durch die Drosselöffnung 32 strömende, unter Druck stehende Flud in der Kolbenkammer 33 einen -"ruck auf, der verhindert, daß sich die Ventilkolbenaittel 34 weiter öffnen.

Wenn ein ungehindertes Strömen des Fludes zwischen der Einlaßöffnung 16 und der Austrittsöffnung 22 erwünscht ist, wird das Magnetventil 64 eingeschaltet, um das Ventilorgan 66 vom äußeren Ende des zweiten Strömungskanals 62 abzugeben. Hierdurch wird die kolbenkammer 33 erneut mit der Atmosphäre verbunden,

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so daß sich der in der Kolbenkammer Herrschende Druck erheblich verringert, und daß der Druck des durch das Gehäuse 12 strömenden Fludes auf die Ventilkolbenmittel 34 wirkt, um diese gemäß Mg. 3 in dem Zylinderabschnitt 30 nach innen zu bewegen, bis sie ihre vollständig geöffnete Stellung erreicht haben· Die Ventilkolbenmittel 34 können dadurch geschlossen werden, daß man das Magnetventil 64 ausschaltet, damit sich das Ventilorgan 66 wieder an das äußere Ende des Kanals 62 anlegt, um die Verbindung zwischen der Kolbenkammer 33 und der Atmosphäre zu unterbrechen. Wenn beide Kanäle 56 und 62 geschlossen sind, baut ™ das durch die Drosselöffnung 32 strömende, unter Druck stehende Flud in der Kolbenkammer 33 einen Druck auf; dieser Druck wird durch die -H'eder 54 unterstützt, so daß die Ventilkolbenmittel 34 wieder in ihre geschlossene Stellung nach Fig. 1 zurückgeführt werden. Gegebenenfalls kann man die Kolbenkammer 33 nicht in der beschriebenen weise zur Atmosphäre entlüften, sondern sie ο mit einem Punkt der mit dem Plud arbeitenden Einrichtung verbinden, der in der Strömungsrichtung hinter dem Ventil liegt.

Es sei bemerkt, daß man bei dem vorstehend beschriebenen " Ausführungsbeispiel die verschiedensten Abänderungen und Abwandlungen vorsehen kann, ohne den bereich der Erfindung zu verlassen.

Patentansprüche; 009882/0650

Claims

Patentansprüche

1. Ventil mit einem innerhalb des Ventilgehäuses in einer zylindrischen Kammer verschiebbar gelagerten und vom Flud beaufschlagten Kolben, der als Ventilkörper mit einem am Ventilgehäuse vorgesehenen Ventilsitz zusammenwirkt und zwischen der Schließstellung und einer Offnungssteilung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Kammer (33) auf der dem Ventilsitz (24) abgewandten Seite des Kolbens (34) über eine Drosselöffnung (32) mit der Eintrittsseite (26) des Ventils (10) in Verbindung steht und zwei wahlweise absperrbare Druckentlastungskanäle (56,62) aufweist, von denen der eine (56) automatisch in einer Zwischenstellung des Kolbens abgesperrt ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckentlastungskanäle (56,62) innerhalb einer die zylindrische Kammer (33) bzw. die Kammerwand (3O-3I) mit dem Ventilgehäuse (12) verbindenden Abstützung (44) ausgebildet sind.

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3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (58,6*0 zum wahlweisen Absperren der Druckentlastungskanäle (56,62) ausserhalb des Ventilgehäuses (12) angeordnet sind.

4. Ventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum automatischen Ab- sperren des einen Druckentlastungskanals (56) am Kolben (3*0 ein Bauteil (48) vorgesehen ist, das bei Erreichen der Zwischenstellung des sich öffnenden Kolbens d*. Ventilkörpers den einen Druckentlastungskanal absperrt.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , das8 der eine Druckentlastungskanal (56) sich im wesentlichen radial in die zylindrische Kammer (33) erstreckt und in ein axiales Rohrstück (46) mündet, dessen eines Ende mit der zylindrischen Kammer in i Verbindung steht und dessen anderes Ende das Bauteil (48) in Form einer Stange von entsprechendem Durchmesser aufnimmt, die bei Erreichen der Zwischenstellung die Mundungsöffnung des einen Druckentlastungskanals absperrt.

6. Ventil nach Anspruch 1 bis 5» dadurch g e k e η η zweichnet, dass der Kolben (34) bzw· Ventilkörper durch eine Feder (54) in die Schließstellung vorgespannt ist.

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L e e r s e ί t e