DE1902521A1

DE1902521A1 - Ventil

Info

Publication number: DE1902521A1
Application number: DE19691902521
Authority: DE
Inventors: Smith Robert James
Original assignee: Rotax Ltd
Current assignee: Lucas Support Services Ltd
Priority date: 1968-01-22
Filing date: 1969-01-18
Publication date: 1969-11-20
Also published as: FR2000522B1; SE341504B; FR2000522A1; DE6901927U; GB1243054A; US3533434A

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil, in dessen Gehäuse zwischen einem Einlass und einem Auslass ein zylindrischer Hohlkörper in einem Abstand zur Gehäusewand angeordnet ist, in dem ein Kolben verschiebbar ist.

Derartige Ventile werden beispielsweise zur Regelung der Druckluftzufuhr zu abgedichteten Räumen in Plug- oder Raumfahrzeugen verwendet. Als Druckmittelquelle kann ein hochtouriger Kompressor dienen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventil zu schaffen, das einem derartigen Zweck dient und in seinem Aufbau einfach und zweckmässig ist.

Die Erfindung besteht darin, dass der Hohlkörper an seinem einen 'Ende geschlossen und an seinem anderen, offenen Ende als Ventilsitz ausgebildet ist, und der Kolben einen mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Versohliessrand und eine über den Verschliessrand verlängerte und im Ventilgehäuse gelagerte Wandung besitzt, und die Kolbenwand zwischen dem Verschliessrand und dem Boden des Kolbens wenigstens eine öffnung aufweist, und dass eine zwischen dem Kolben und dem geschlossenen Ende des Hohlkörpers ausgebildete Kammer mit Stellen verschiedener Drücke verbindbar ist.

Nach einem Vorschlag der Erfindung ist der Durehmesser des Kolbens im Bereich der Wandung geringer als der Durchmesser des restlichen Teils des Kolbens und der Aussen-

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durchmesser des Verschliessrandes grosser als der Innendurchmesser des zylindrischen Hohlkörpers. Die so ausgebildete Ringfläche hält das Ventil in Schliessstellung, wenn beispielsweise der im Innern der Wandung des Kolbens herrschende Druck geringer ist als der Druck in der Kammer. Vorzugsweise ist die Kammer mit einem Servoventil verbunden, welches die Kammer mit einer Stelle niedrigeren Druckes oder einer Stelle höheren Druckes verbindet. Wird die Kammer mit der Stelle niedrigeren Druckes verbunden, so bewegt sich der Kolben in Schliessrichtung bis der Verschliessrand auf dem Ventilsitz aufliegt. Um das Ventil auch dann offen zu halten, wenn'in einem der beiden Enden des Gehäuses ein Druckabfall erfolgt, sieht die Erfindung vor, dass zwischen der Stelle höheren Druckes und dem Servoventil ein·Wechselventil geschaltet ist, das zu beiden Enden des Gehäuses je eine Verbindung besitzt und die Kammer jeweils mit dem Ende des Gehäuses verbindet, in dem der höhere Druck herrscht.

Eine Dämpfung der Kolbenbewegung wird auf einfache Weise dadurch erreicht, dass in einer die Kammer mit dem Servoventil verbindenden Leitung eine Drosselstelle vorgesehen ist.

Eine weitere zweckmässige Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Servoventil die Kammer mit dem als Einlass dienenden Ende des Gehäuses verbindet und zwischen dem Servoventil und der Kammer ein Regulator vorgesehen ist. In diesem Fall kann das Ventil bei Bedarf auch als Druckregelventil verwendet werden, wobei der Regulator den Luftdruck in der Kammer regelt und das Ventil so weit öffnet, bis zwischen den Kräften zu beiden Seiten des Kolbens ein Gleichgewicht eingetreten ist. Vorzugsweise kann auch ein Federelement vorgesehen sein, das den Kolben in Schliessrichtung beaufschlagt.

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Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Ventils in einem Längsschnitt;

Fig. 2 einen Teil des in Fi^. 1 dargestellten Ventils in einem Schnitt in vergrössertem Maßstab;

Fig. 5 einen Teil eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Ventils in einem Schnitt in vergrössertem Maßstab.

In den Zeichnungen ist ein rohrförmiges Gehäuse 10 dargestellt, zwischen dessen Enden ein erweiterter Teil 11 vorgesehen ist. Die Enden des Gehäuses 10 sind beidseitig mit einem Flansch 12 versehen und können an ein Strömungsrohr angeschlossen werden. Innerhalb des erweiterten Teils 11 des Gehäuses 10 ist mit einem Abstand zur Gehäusewand ein zylindrischer Hohlkörper 15 befestigt. Der Hohlkörper 15 ist zweckmässigerweise über mehrere Stege 14 mit dem Gehäuse 10 verbunden, von denen in der Zeichnung einer dargestellt ist. Ein Ende des Hohlkörpers 15 ist durch eine Kappe 15 verschlossen und gegen ein Ende 8 des Gehäuses 10 gerichtet, während das andere Ende des Hohlkörpers 15 offen und gegen das andere Ende 9 des Gehäuses 10 gerichtet ist. Die Innenwand des Hohlkörpers 15 bildet einen Zylinder, in welchem ein Kolben 16 angeordnet ist, der eine in das Ende 9 des Gehäuses 10 reichende Wandung I7 besitzt. Der Kolben 16 ist an seinem Mantel mit einer Ringnut versehen, in welcher ein der Bewegungsführung des Kolbens 16 innerhalb des Hohlkörpers 15 dienender Kolbenring 18 sitzt, der ebenfalls als Dichtung zwischen Kolben 16 und Hohlkörper 15 wirkt. Die Wandung I7 des Kolbens 16 wird ferner durch einen Lagerring 19 innerhalb des anderen Endes 9 des Gehäuses 10 geführt, der nahe dem erweiterten Teil 11 des Gehäuses 10 in einer in dem Gehäuse 10 ausgebildeten Aussparung sitzt. Der Durchmesser des Kolbens 16 ist im Be-

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BAD ORIGINAL·

i»eich der Wandung I7 etwas geringer als der Durchmesser des Kolbenteiles, der sich in dem" Hohlkörper 1? bewegt. Der Lagerring 19 ist in einem vergrösserten Maßstab in Fig. 2 dargestellt; der Kolbenring 18 entspricht im Aufbau dem Lagerring I9. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, besteht der Lagerring 19 aus einem Paar Ringen 20, die aus Kohlenstoff sind und in einer am Ende des erweiterten Teiles des Gehäuses 10 gebildeten Nut mit einem Abstand zueinander in Achsrichtung angeordnet sind. Die Ringe 20 werden durch einen Stahlring 21 in.radialer Richtung geg^n den Mantel der Wandung I7 des Kolbens 16 gedrückt. Die Berührungsflächen der Ringe 20 und 21 sind ausserdem geneigt, so dass die Ringe 20 ebenfalls gegen die Nutwände gepresst werden. Im Bereich zwischen der Wandung 17 und dem übrigen Teil des Kolbens 16 besitzt die Wandung I7 einen nach aussen flanschartigen Rand 22, der als Verschliessrand ausgebildet ist und mit einem am offenen Ende des Hohlkörpers 12 gebildeten Ventilsitz 25 zusammenwirkt. Wenn der Verschliessrand 22 auf dem Ventilsitz aufliegt, befindet sich die Wandung 17 im Ende 9 des Gehäuses 10, und das Ventil ist geschlossen.

In der Kolbenwand, zwischen dem Verschliessrand 22 und dem Kolbenring 18, sind drei in gleichem Abstand angeordnete Durchflussöffnungen 24 vorgesehen, durch welche das Medium bei offener Ventilstellung zwischen den beiden Enden des Gehäuses 10 fliessen kann.

Der Raum zwischen dem Boden des Kolbens 16 und dem verschlossenen. Ende des Hohlkörpers I3 bildet eine Arbeitskammer 25, der das Medium unter Druck zugeführt wird. Die Kammer 25 steht mit einem Servoventil 26 in Verbindung, das durch einen Solenoid 26a betätigt wird und durch welches die Kammer 25 entweder mit der Atmosphäre oder einer Druckmittelquelle verbunden werden kann. Zwischen dem Servoventil 26 und der Kammer 25 ist ausserdem eine Drosselstelle 27 angeordnet. Als Druckmittelquelle wird

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zweckraassigerweise das durch das Ventil zu regelnde Medium verwendet. Aus diesem Grunde wird das Servoventil 26 mittels eines Wechselventils 28 jeweils mit dem Ende des Gehäuses 10 verbunden, in dem der höhere Druck herrscht. In den Leitungen, die das Wechselventil 28 mit den Enden des Gehäuses 10 verbinden, sind jeweils Filter 29 vorgesehen.

Nachfo^pnd wird die Arbeitsweise des Ventils beschrieben unter der Annahme, dass das Ende 8 des Gehäuses 10 an eine Druckmittelquelle angeschlossen ist, welches beispielsweise der Kompressor einer Flugzeuggasturbine sein kann. Das Ende 9 des Gehäuses 10 ist mit einer Verbrauchstelle verbunden, zum Beispiel einer Einrichtung, die dis Luftversorgung der unter normalen Atmosphärendruck zu haltenden Flugzeugkabine regelt. Wenn die Turbine abgeschaltet ist, nehmen alle beweglichen Teile des Ventils eine beliebige Stellung ein. Wird die Gasturbine gestartet und ist der Solenoid 26a nicht erregt, strömt Druckluft durch das Wechselventil 28 und das Servoventil 26 in die Arbeitskammer 25 und bewegt den Kolben 16, so dass das Ventil öffnet und ein Durchströmen der Luft ermöglicht wird. Erhöht sich der Druck im Ende 9 des Gehäuses 10, wird in der Arbeitskammer ein höherer Druck erforderlich, um die Durohflussöffnungen 24 in einer offenen Stellung zu halten. Demzufolge kann die Druokzunahme im Ende 9 des Gehäuses 10 durch die Luftzufuhrmenge zur .Arbeitskammer 25 geregelt werden. Der Öffnungsgrad des Ventils kann durch eine passende Grössenwahl der Drosselstelle 27 geregelt werden. Die Bewegung des Kolbens 16 wird durch den Anschlag des Verschliessrandes 22 gegen eine Ringplatte 50 begrenzt, die ein Teil der Nut bildet, in welcher der Lagerring I9 angeordnet ist. Die Bewegung des Kolbens 16 kann auch, wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, durch Anschlag der.Wandung I7 gegen eine im Ende 9 des Gehäuses 10 vorgesehene Ringfläche 3I begrenzt werden.

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Wird der Solenoid 26a erregt, ist die Kammer 25 mit der Atmosphäre verbunden, und der Kolben wird durch zwei Kräfte in Schliessrichtung bewegt. Diese beiden Kräfte sind einmal der im Ende 9 des Gehäuses 10 herrschende und auf den Boden im Innern des Kolbens 16 wirkende Druck und zum anderrunal der im Ende 8 des Gehäuses 10 herrschende und auf den, durch den kleineren Durchmesser der Wandung 17 gebildeten .Schliessrand 22 wirkende Druck. Diese letztere Kraft hält das Ventil in Schließstellung, falls der im Ende 9 des Gehäuses 10 herrschende Druck unter den in der Kammer 25 herrschenden Druck fällt.

Das Ventil kann auch in umgekehrter Richtung arbeiten, wenn das Ende 9 des Gehäuses 11 an die Druckluftquelle angeschlossen ist. In diesem Fall schliesst der Kolben 16 das Ventil allein durch den im Ende 9 des Gehäuses 10 vorherrschenden Druck, wenn der Solenoid 26a erregt ist und der Druck in der Kammer 25 auf Atmospharendruck fällt. Befindet sich der Solenoid 26a in einem nicht erregten Zustand, wird die Kammer 25 mit der Druckmittelquelle verbunden und der Kolben wird in die öffnungsstellung bewegt, da die durch den Druck in der Kammer 25 beaufschlagte Fläche des Kolbens 16 grosser ist als die durch den Druck im Ende 9 des Gehäuses 10 beaufschlagte Fläche.

Für den Fall, dass bei geöffnetem Ventil quer zum Ventil ein Druckabfall erfolgt, bleibt das Ventil offen, da das Wechselventil 28 automatisch die Arbeitskammer 25 mit der Seite des Ventils verbindet, auf der der höhere Druck des Mediums herrscht.

Wenn es erwünscht wird, kann der Kolben 16 auch durch eine Feder entweder in Schliess- oder Öffnungsstellung gehalten werden. Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, ist der Kolben 16 hier in Schließstellung federbeaufschlagt.

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Dazu ist der Kolben 16 mit einöm Zapfen 34 versehen,

welcher mit einem Spielraum in einer Hülse 32 sitzt, ^

die an der Kappe 15 befestigt ist, Zwischen einem . ,

Aussenflansch an dem Zapfen und einem Innenflansch der Hülse sitzt eine Schraubendruckfeder

Das Ventil kann zusätzlich zu seiner Funktion als öffnungs- und Schliessventil auch als Druckregelventil für die Abströmseite verwendet werden. In diesem Fall kann das Ventil aber nicht, wie oben beschrieben, bei - · einem in umgekehrter Richtung strömenden Medium eingesetzt werden. Das Ende 8 des Gehäuses 10 bleibt immer mit der Druckmittelquelle verbunden, und das Servoventil '" 26 ist durch ein Filter mit einer Stelle verbunden, die in der Nähe des Endes 8 des Gehäuses 10 liegt. Die Drosselstelle 27 wird ferner durch einen Regulator ersetzt, welcher den Druck in der Arbeitskammer 25 auf einem bestimmten Wert hält, wenn der Solenoid 26a erregt wird. Befindet sich der Solenoid 26a im erregten Zustand, wird ^H~ die Kraft, die infolge des in der Kammer 25 herrschenden *** Druckes auf den Kolben 16 wirkt abzüglich der Summe aus Federkraft und der Kraft, die durch Wirkung des Druckes im Ende 8 des Gehäuses 10 auf die Ringfläche 22 des ' ^:

Kolbens 16 entsteht, durch die Kraft ausgeglichen, die ^ durch die vom Druck im Ende 9 des Gehäuses 10 beaufschlagte Fläche des Kolbens 16 entsteht, wodurch ein *-* Gleichgewichtszustand erreicht wird. Fällt der Druck im ^: Ende 9 des Gehäuses 10 ab, bewegt sich der Kolben 16 nach *' rechts und vergrössert die effektive Grosse der Durchfluss öffnungen 24, so dass sich der Druck im anderen Ende des Gehäuses 10 erhöht und ein neuer Gleichgewichtszustand des Kolbens 16 mit seiner Wandung 17 erreicht wird. Dieses Ventil kann durch einen zusätzlichen elektrischen Schalter ^f. (nicht dargestellt) verändert werden, mit dem das Vorhan- ^% < densein von Druckmittel im Ende 9 des Gehäuses 10 aufge- ~~ ^ zeigt werden kann. ^t

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In manchen Fällen ist es erforderlich, die Kennlinie des Regelventils zu verändern. Zu diesem Zweck kann die Einstellung des Regulators verändert werden, so dass in der Arbeitskammer 25 beispielsweise ein höherer Druck entsteht. Schliesslich kann ein Entlastungsventil (nicht dargestellt) vorgesehen werden, das bei übersteigen eines bestimmten Druckwertes in der Kammer 25 Druckmittel ablässt.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

Ventil, in dessen Gehäuse zwischen einem Einlass und einem Auslass ein zylindrischer Hohlkörper in einem Abstand zur Gehäusewand angeordnet ist, in dem ein Kolben verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass -der Hohlkörper (13) an seinem einen Ende geschlossen und an seinem anderen, offenen Ende als Ventilsitz (23) ausgebildet ist, und der Kolben (16) einen mit dem Ventilsitz (23) zusammenwirkenden Verschliessrand (23) und eine über den Verschliessrand (23) verlängerte und im Ventilgehäuse (10) gelagerte Wandung (I7) besitzt, und die Kolbenwand zwischen dem Verschliessrand (23) und dem Boden des Kolbens (16) wenigstens eine Öffnung (24) aufweist, und dass eine zwischen dem Kolben (16) und dem geschlossenen Ende des Hohlkörpers (13) ausgebildete Kammer (25) mit Stellen verschiedener Drücke verbindbar ist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Kolbens (16) im Bereich der Wandung (I7) geringer ist als der Durchmesser des restlichen Teils des'Kolbens (16) und der Aussendurohmesser des Verschliessrandes (23) grosser ist als der Innendurchmesser des zylindrischen Hohlkörpers (13).
3. Ventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (25) mit einem Servoventil (26) verbunden ist, welches die Kammer (25) mit einer Stelle niedrigeren Druckes oder einer Stelle höheren Druckes verbindet.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, dass zwisohen der Stelle höheren Druckes und dem Servoventil (26) ein Wechselventil (28) geschaltet ist, das zu beiden Enden (8, 9) des Gehäuses (10) je eine Verbindung besitzt und die Kammer (25) jeweils mit dem Ende

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(8, 9) des Gehäuses (10) verbindet, in dem der höhere Druck herrscht.
5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer die Kammer (25) mit dem Servoventil (26) verbindenden Leitung eine Drosselstelle (27) vorgesehen ist.
6. Ventil nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, dass das Servoventil (26) die Kammer (25) mit dem als Einlass dienenden Ende (8) des Gehäuses (10) verbindet und zwischen dem Servoventil (26) und der Kammer (25) ein Regulator vorgesehen ist.
7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federelement (33) vorgesehen ist, das den Kolben (16) in Schliessrichtung beaufschlagt.

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ORIGINAL INSPECTED