DE19746241A1

DE19746241A1 - Einrichtung zum Verschließen einer Öffnung

Info

Publication number: DE19746241A1
Application number: DE19746241A
Authority: DE
Inventors: Thomas Blecha
Original assignee: VAT Holding AG
Current assignee: VAT Holding AG
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2017-10-21
Also published as: JPH11241776A; US6056266A; DE19746241C2; JP4083318B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Verschließen einer Öffnung in einem Behälter oder einer Rohrleitung mit einer an diese Öffnung anstellbaren Verschlußplatte, die im wesentlichen rechtwinkelig zur Ebene dieser Öffnung von dieser abhebbar bzw. an diese anstellbar und andrückbar ist und die bei von der Öffnung abgehobener Stellung im wesent lichen parallel zur Ebene dieser Öffnung verschiebbar ist, wobei für diese Verschiebung eine erste Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Gehäuse und mindestens einem Kolben und einer Zylinderbohrung vorgesehen ist.

Absperrorgane dieser Art sind bekannt und sie werden in der Regel als Schieber bezeichnet. Beim betriebsmäßigen Einsatz eines solchen Schiebers fallen mehrere Bewegungsabläufe an: Die Verschlußplatte des Schiebers wird im wesentlichen parallel zu ihrer Ebene ver schoben, um sie in Offenstellung bzw. in Schließstellung zu bringen. In ihrer Offenstellung liegt die Verschlußplatte seitlich der von ihr zu verschließenden Öffnung. In der Schließstel lung liegt die Verschlußplatte deckungsgleich mit der zu verschließenden Öffnung. Um die Öffnung dicht zu verschließen, muß die in Schließstellung gefahrene Verschlußplatte an den Dichtrand dieser Öffnung angepreßt werden (Dichtstellung). Absperrorgane dieser Art sind beispielsweise in folgenden Druckschriften dargestellt und beschrieben: DE 32 09 217 C2 = US 4 470 576 A; DE 36 43 069 A1; US 3 368 792 A; DE 25 28 043 B2; DE 32 24 387 C2 = US 4 560 141; DE 25 51 429 B2. Allen diesen Konstruktionen ist gemeinsam, daß sie einer aufwendigen Mechanik bedürfen, um die Verschlußplatte aus ihrer Schließstellung in die Dichtstellung überzuführen bzw. umgekehrt.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Einrichtung der gegenständlichen Art so konstruktiv zu gestalten, daß ihre Betätigung oder Steuerung gegenüber den bisher bekannten Maßnah men erheblich vereinfacht wird. Gemäß der Erfindung wird dadurch erreicht, daß auch die Verschlußplatte mit mindestens einer zweiten Kolben-Zylinder-Einheit verbunden ist mit mindestens einem in einer Zylinderbohrung verschiebbaren Kolben, durch dessen Beauf schlagung die Verschlußplatte an die Öffnung anstellbar und andrückbar bzw. von dieser abhebbar ist und die zur Beaufschlagung der Kolben der Kolben-Zylinder-Einheiten vorge sehenen Zylinderbohrungen mit einem Druckmedium miteinander verbunden sind. Dank dieses Vorschlages ist es möglich, die Verschiebung der Verschlußplatte in ihrer Ebene und das Anstellen und Anpressen an die zu verschließende Öffnung durch eine einfache pneu matische Folgesteuerung zu bewirken.

Um die Erfindung zu veranschaulichen, wird sie anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Die Fig. 1 bis 3 einen schematischen vertikalen Längsschnitt durch eine erste Ausführungs form, wobei Fig. 1 die Offenstellung, Fig. 2 die Schließstellung und Fig. 3 die Dichtstellung veranschaulicht;

Fig. 4 einen schematischen vertikalen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform, wobei die Einrichtung in Offenstellung gezeigt ist.

In einer Wand 1 eines hier nicht näher dargestellten Behälters ist eine Öffnung 2 vorgese hen, die mit der Einrichtung 3 dicht verschließbar ist. Diese Einrichtung 3 besitzt ein Gehäu se 4, das mit geeigneten Mitteln, beispielsweise mit Schrauben an der Wand 1 festgelegt ist. Dieses Gehäuse 4 beinhaltet eine erste Kolben-Zylinder-Einheit 5 mit einer zweistufigen Zylinderbohrung 8, wobei der untere Abschnitt 6 dieser Zylinderbohrung einen größeren Durchmesser aufweist als der obere Abschnitt 7. Die Begriffe "oben" und "unten" sind auf die Darstellungen der Anmeldezeichnung bezogen. Im unteren Abschnitt 6 der Zylinderboh rung 8 mit dem größeren Durchmesser ist ein Kolben 9 verschiebbar gelagert, der beidseitig je eine Kolbenstange 10 und 11 aufweist, und diese Kolbenstangen haben unterschiedliche Durchmesser, wobei diese Durchmesser so gewählt sind, daß die obere druckwirksame Kol benfläche F₁ kleiner ist als die untere druckwirksame Kolbenfläche F₂, das Verhältnis dieser beiden Kolbenflächen F₁ : F₂ beträgt ca. 3 : 4 bzw. 0,75. Die Kolben-Zylinder-Einheit 5 besitzt wie üblich Dichtungen, doch sind diese hier der Übersichtlichkeit wegen nicht dar gestellt. Solche Dichtungen sind am Kolben 9 vorgesehen sowie in und an den Durchfüh rungen für die Kolbenstangen. Dies gilt auch für die zweite Kolben-Zylinder-Einheit 12, auf die noch im folgenden eingegangen werden wird. Die Kolbenstange 11 mit dem großen Durchmesser befindet sich bei jeder Lage des Kolbens 9 innerhalb des Gehäuses 4. Die Kol benstange 10 mit dem kleinen Durchmesser ragt nach unten aus dem Gehäuse 4 und trägt an ihrem unteren Ende eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit 12.

Diese zweite Kolben-Zylinder-Einheit 12 besitzt ein Gehäuse 13 mit zwei Zylinderbohrun gen 14, 15 unterschiedlichen Durchmessers, wobei in jeder dieser beiden Zylinderbohrungen 14 und 15 je ein Kolben 16 und 17 verschiebbar gelagert ist. Diese beiden Kolben 16 und 17 sind über eine gemeinsame Kolbenstange 18 miteinander verbunden, die eine die beiden Zylinderbohrungen 14 und 15 trennende Zwischenwand 19 durchsetzt. Am einen Ende der gegenüber dem Gehäuse 13 vorstehenden Kolbenstange 18 ist die Verschlußplatte angeord net, die eine umlaufende Dichtung trägt. Die beiden Kolben 16 und 17 besitzen auch hier unterschiedlich wirksame Kolbenflächen, wobei das Verhältnis der beiden wirksamen Kol benflächen F₃ : F₄ etwa 1 : 2 beträgt bzw. 0,5.

Die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 5 und 12 werden über eine Druckmediumleitung (Druckluft) 21 mit einem Druckmedium beaufschlagt. Diese Druckmediumleitung 21 führt in den unteren Abschnitt 6 der Zylinderbohrung 8 und mündet in diesen oberhalb der wirk samen Kolbenfläche F₁. Der Kolben 9 und die Kolbenstange 10 sind von einer Längsboh rung 23 durchsetzt, die durch das Gehäuse 13 führt und die in die Zylinderbohrung 14 mün det, und zwar auf der Seite der druckwirksamen Kolbenfläche F₃. An die Druckmediumlei tung 21 ist ein Leitungszweig 24 angeschlossen mit einem Schaltventil 25 mit zwei Schalt stellungen. In den unteren Teil des Abschnittes 6 der Zylinderbohrung 8 ist dieser Leitungs zweig eingeführt, und über eine zweite Längsbohrung 26 in der Kolbenstange 10 ist der un terhalb der druckwirksamen Kolbenfläche F₂ des Kolbens 9 liegende Abschnitt der Zylin derbohrung mit der Zylinderbohrung 15 der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 12 verbunden, wobei diese Verbindung auf der Seite der druckwirksamen Kolbenfläche F₄ in diese Zylin derbohrung 15 mündet.

Die beiden Schaltstellungen des Schaltventiles 25 sind aus Fig. 1 erkennbar. In der gezeigten Stellung sind über den einen Leitungszweig die druckwirksamen Flächen F₁ und F₃ der Kolben 9 und 16 beaufschlagt und über den anderen Leitungszweig 24 die druckwirksame Fläche F₂ des Kolbens 9 und die druckwirksame Fläche F₄ des Kolbens 17. Die Drücke sind in allen Leitungszweigen und in allen Zylinderbohrungen gleich groß. Die einzelnen Bautei le der Einrichtung nehmen dabei die aus Fig. 1 ersichtliche Stellung zueinander ein.

Ausgehend von der aus Fig. 1 ersichtlichen Stellung der Teile zueinander werden im folgen den die einzelnen Bewegungsabläufe erörtert: Die Kolben 9, 16 und 17 sind vom selben Druck beaufschlagt, aufgrund der oben angegebenen Größenverhältnisse der druckwirksa men Flächen F₁ und F₂ einerseits sowie F₃ und F₄ andererseits werden die Kolben 9, 16 und 17 in der aus Fig. 1 ersichtlichen Lage oder Stellung gehalten.

Wird nun das Schaltventil 25 umgestellt, so wird unter Aufrechterhaltung des Druckes in der Druckmediumleitung 21 der Leitungszweig 24 gegen Atmosphäre entlüftet. Der auf die druckwirksame Kolbenfläche F₂ des Kolbens 9 einwirkende Druck fällt vorerst ab, bis die auf die druckwirksamen Flächen F₁ und F₂ einwirkenden Kräfte gleich groß sind, worauf anschließend der Kolben 9 nach unten gedrückt wird, vorerst unter Aufrechterhaltung des auf seine druckwirksame Fläche F₂ einwirkenden, jedoch gegenüber dem auf die druckwirk same Fläche F₁ einwirkenden Druck reduzierten Drucks, der nach wie vor die Kolben 16 und 17 in der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 12 in ihrer aus Fig. 1 bzw. Fig. 2 ersichtli chen Lage hält. Bewegt sich der Kolben 9 nach unten, so verringert sich das unter ihm be findliche Volumen der Zylinderbohrung, in der aber der vorerst verringerte Druck des Druckmediums aufrecht erhalten wird. Die während dieses Vorganges herrschende Druck differenz in den beiden Zylinderbohrungen 14 und 15 der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 12 hält die Verschlußplatte 20 in der aus Fig. 1 bzw. Fig. 2 ersichtlichen Lage.

Hat der Kolben 9 seine untere Endstellung erreicht (Fig. 2), so fällt nun in Folge des entlüf teten Leitungszweiges 24 auch der Druck in der Zylinderbohrung 15 ab, der bislang auf der druckwirksamen Kolbenfläche F₄ gelastet hat, so daß nun der unter der Wirkung des kon stanten Leitungsdruckes stehende Kolben 16 nach links fährt und die Verschlußplatte 20 in ihre Abdichtstellung (Fig. 3) überführt. Bei dicht verschlossener Öffnung 2 ist der Leitungs zweig 24 entlüftet.

Soll die Einrichtung geöffnet werden, so wird das Schaltventil 25 in seine aus Fig. 1 ersicht liche Stellung gebracht. Die nun über den Leitungszweig 24 einströmende Druckluft ver schiebt vorerst aufgrund der beschriebenen Kolbengrößen und Verhältnisse der druckwirk samen Flächen den Kolben 17 nach rechts, so daß die Verschlußplatte 20 wieder die aus Fig. 2 ersichtliche Stellung einnimmt, und anschließend wird der Kolben 9 in seine Ursprungs lage zurückgehoben (Fig. 1).

Die beschriebene Konstruktion ist so ausgebildet, daß die vom Druckmedium wechselweise beaufschlagbaren Flächen F₂ und F₄ der Kolben 9 und 17 und die auf sie einwirkenden konstanten Gegenkräfte so bemessen sind, daß bei dieser wechselweisen Beaufschlagung der Kolben mit dem Druckmedium die Verschiebung der Verschlußplatte 20 parallel zu ihrer Ebene bzw. zur Ebene der Öffnung einerseits und das Anstellen und Andrücken bzw. Abhe ben der Verschlußplatte 20 rechtwinkelig zu ihrer Ebene oder zur Ebene der Öffnung 2 an dererseits jeweils zeitlich aufeinander folgen. Damit wird die angestrebte pneumatische Fol gesteuerung erzielt, und zwar mit außerordentlich geringem Aufwand, es ist nur ein zwei stelliges Schaltventil erforderlich.

In der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung sind die druckwirksamen Flächen F₁ und F₃ der beiden Kolben 9 und 16 mit konstanter Druckluft belastet. Grundsätzlich ist es möglich, die entsprechenden Kolbenflächen mechanisch durch eine Feder, beispielsweise eine Schraubenfeder zu belasten, die zweckmäßigerweise so ausgebildet ist, daß sie in ihrem Arbeitsbereich eine möglichst flache Federkonstante besitzt.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 4 an der Wand 1 des Behälters festge legt.

Fig. 4 veranschaulicht nun schematisch ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die eine Kol benstange 10 des Kolbens 9 mit ihrem einen Ende über einen geeigneten Halter 27 an der Wand 1 des Behälters befestigt ist. Bei dieser Ausführungsform ist nur ein Gehäuse 28 vor gesehen, in welchem die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 5 und 12 untergebracht sind, wobei die Achsen der Zylinderbohrungen rechtwinkelig zueinander stehen. Im übrigen ent spricht diese Konstruktion in ihrer Schaltung dem erstbesprochenen Ausführungsbeispiel, so daß sich dessen Wirkungs- und Arbeitsweise unmittelbar aus der vorstehenden Beschreibung ergibt. Funktionsgleiche Teile sind daher auch mit gleichen Hinweisziffern ausgestattet. Beide Ausführungsbeispiele zeigen die Erfindung schematisch. Bei einer praktischen Aus führungsform ist es durchaus denkbar, und zwar in Abhängigkeit von der Größe der Ver schlußplatte, mehrere Kolben-Zylinder-Einheiten vorzusehen, die jeweils parallel geschaltet sind.

Bezugszeichenliste

1

Wand

2

Öffnung

3

Einrichtung

4

Gehäuse

5

erste Kolben-Zylinder-Einheit

6

unterer Abschnitt

7

oberer Abschnitt

8

Zylinderbohrung

9

Kolben

10

Kolbenstange

11

Kolbenstange

12

zweite Kolben-Zylinder-Einheit

13

Gehäuse

14

Zylinderbohrung

15

Zylinderbohrung

16

Kolben

17

Kolben

18

Kolbenstange

19

Zwischenwand

20

Verschlußplatte

21

Druckmediumleitung

22

23

Längsbohrung

24

Leitungszweig

25

Schaltventil

26

Längsbohrung

27

Halter

28

Gehäuse

Claims

1. Einrichtung zum Verschließen einer Öffnung (2) in einem Behälter oder einer Rohrleitung mit einer an diese Öffnung anstellbaren Verschlußplatte (20), die im wesentlichen rechtwin kelig zur Ebene dieser Öffnung (2) von dieser abhebbar bzw. an diese anstellbar und an drückbar ist und die bei von der Öffnung (2) abgehobener Stellung im wesentlichen parallel zur Ebene dieser Öffnung verschiebbar ist, wobei für diese Verschiebung eine erste Kolben- Zylindereinheit (5) mit einem Gehäuse und mindestens einem Kolben (9) und einer Zylin derbohrung (8) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Verschlußplatte (20) mit mindestens einer zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (12) verbunden ist mit mindestens einem in einer Zylinderbohrung (14, 15) verschiebbaren Kolben (16, 17), durch dessen Beaufschlagung die Verschlußplatte (20) an die Öffnung (2) anstellbar und andrückbar bzw. von dieser abhebbar ist und die zur Beaufschlagung der Kolben (9, 16, 17) der Kolben-Zy linder-Einheiten (5, 12) vorgesehenen Zylinderbohrungen (8, 14, 15) mit einem Druckme dium miteinander verbunden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (9, 16) jeweils ein seitig von einer im wesentlichen konstanten Kraft beaufschlagt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (9, 16) jeweils ein seitig von einem Druckmedium mit konstantem Druck beaufschlagt sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalben (9, 16, 17) jeweils beidseitig mit einem Druckmedium beaufschlagbar sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden von einem Druck medium beaufschlagbaren Flächen (F₁, F₂; F₃, F₄) eines Kolbens unterschiedlich groß sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem konstanten Druck bzw. einer konstanten Kraft beaufschlagte Fläche (F₁; F₃) des Kolbens kleiner ist als die Fläche (F₂; F₄) des Kolbens, die wechselweise beaufschlagbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (9) der er sten Kolben-Zylinder-Einheit (5), die für die parallele Verschiebung der Verschlußplatte (20) vorgesehen ist, beidseitig Kolbenstangen (10, 11) mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist und das Verhältnis der wirksamen Kolbenflächen (F₁, F₂) zueinander ca. 0,75 oder 3 : 4 beträgt.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Verschlußplatte (20) aufweisende zweite Kolben-Zylinder-Einheit (12) zwei mittels einer Kolbenstange (18) ver bundene Kolben (16, 17) mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist und zwischen diesen beiden Kolben (16, 17) eine zwei Zylinderbohrungen (14, 15) für die Aufnahme dieser Kol ben trennende, von der Kolbenstange (18) durchsetzte Zwischenwand (19) vorgesehen ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der wirksamen Kolbenflächen (F₃, F₄) der über die Kolbenstange (18) miteinander verbundenen Kolben (16, 17) ca. 0,5 oder 1 : 2 beträgt.

10. Einrichtung nach den Ansprüchen 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältniszahl der wirksamen Kolbenflächen (F₁, F₂) der der parallelen Verschiebung der Verschlußplatte (20) dienenden ersten Kolben-Zylinder-Einheit (5) größer ist als die Verhältniszahl der wirksamen Kolbenflächen (F₂; F₄) der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (12), mit der die Verschlußplatte (20) an die zu verschließende Öffnung (2) anstellbar ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur gegensei tigen Verbindung der mit einem Druckmedium beaufschlagbaren Zylinderbohrungen (8) der Kolben-Zylinder-Einheiten (5, 12) in der einen Kolbenstange (10) der zur parallelen Ver schiebung der Verschlußplatte (20) vorgesehenen ersten Kolben-Zylinder-Einheit (5) längs verlaufende Bohrungen (23, 26) vorgesehen sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kolben-Zylinder-Einhei ten (5, 12) in einem Gehäuse (28) vereint sind, daß die Achsen der Zylinderbohrungen rechtwinkelig zueinander angeordnet sind und die eine Kolbenstange (10) des beidseitig Kolbenstangen (10, 11) aufweisenden Kolbens (9) ortsfest gelagert ist.

13. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Druck medium wechselweise beaufschlagbaren Flächen (F₂, F₄) der Kolben (9, 16, 17) und die auf sie einwirkenden konstanten Gegenkräfte so bemessen sind, daß bei der wechselweisen Beaufschlagung der Kolben mit dem Druckmedium die Verschiebung der Verschlußplatte (20) parallel zur Ebene der Öffnung (2) einerseits und das Anstellen und Andrücken bzw. Abheben der Verschlußplatte (20) rechtwinkelig zur Ebene der Öffnung (2) andererseits jeweils zeitlich aufeinanderfolgen.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur wechsel weisen Beaufschlagung der Kolben (9, 17) ein zwei Stellungen aufweisendes Schaltventil (25) vorgesehen ist, in dessen einer Schaltstellung die Zylinderbohrungen bzw. Teile dersel ben entlüftbar sind.