DE2000824B2 - Schnell öffnendes Ventil mit Druckmittelantrieb - Google Patents

Description

brankamroer rascher als eine diesem abgewandte Membrankammer entleert wird.

Die Kolbenstange kann dabei zweckmäßigerweise aus Teilen aufgebaut sein, die miteinander durch eine Hülse verbunden sind, so daß sich die Länge der Kolbenstange einstellen läßt.

Das schnell öffnende Ventil nach der Erfindung zeichnet sich gegenüber herkömmlichen, vergleichbaren Bauarten durch eine robuste und einfache Bauweise aus und ist daher sowohl in seiner Funktionsweise von Natur her zuverlässiger, praktisch wartungsfrei und wirtschaftlicher herzustellen. Da sein Betrieb pneumatisch gesteuert wird, kann es vollkommen sicher auch in explosiven Umgebungen eingesetzt werden. Des weiteren ermöglicht es die rasche Freigabe eines hohen Volumens von unter geringem Druck stehendem Medium zu einer Betätigungseinrichtung. Dies erweist sich in vielen Fällen vorteilhafter als die Verwendung eines Hochdruckmediums mit geringerem Volumen, was insbesondere für solche Arbeitsvorgänge, beispielsweise die Reinigung von Filterbeuteln u. dgl., zutrifft, wo Luft unter hohem Druck Feuchtigkeit und Verrnrcinigungen enthält, die die Filterbeutel verunreinigen würden.

Ausführungsformen der Erfindung werden an Hand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht des schnell öffnenden Ventils in Verbindung mit einem Ballwurfmechanismus,

F i g. 2 eine perspektivische Explosionsansicht des Ventils nach Fig. 1,

F i g. 3 einen Schnitt durch eine erste Ausfiihrungsform des Ventils und

Fig.4 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des Ventils.

In Fig. 1 ist das schnell öffnende Ventil nach der Erfindung allgemein mit 12 bezeichne! und mit einem Vorratsbehälter 14 über eine Einlaßleitung 16 bzw. über eine Auslaßleitung 18 mit einer Ballwurfvorrichtung 20 verbunden. Der Vorratsbehälter 14 besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen aufrechten Speicher 21 für ein Druckmedium, der auf einer Seite mit einer Einlaßleitung 22 mit einem Steuerventil 24 versehen ist. Das Steuerventil 24 kann das Volumen der in einer vorgegebenen Zeitspanne in den Speichertank 21 einströmenden Luft entsprechend der Funktionsweise des Ventils 12 steuern, wie dies nachstehend im einzelnen noch erläutert wird. Die Einlaßleitung 16 hat eine solche Größe, daß zum Ventil 12 ein großes Volumen, z. B. Luft, mit geringem Druck gelangt.

Die Ballwurfvorrichtung 20 umfaßt ein Gehäuse 27 mit einem seitlich angeordneten Wurfarm 28 und eine obere Steuereinrichtung 30, welche beispielsweise durch eine Steuerleitung 32 mit dem Ventil 12 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 30 weist einen Stellhebel 33 und eine Anzeige 35 für den Luftdruck auf. Die Ballwurfvorrichtung 20 wird betätigt, sobald das Medium, welches durch die Steuerleitung 32 fließt, einen vorgegebenen Druck erreicht hat. Das Ventil 12 öffnet sich dann, so daß ein hohes Volumen des unter geringem Druck stehenden Mediums durch die Auslaßleitung 18 abströmt und den Wurfarm betätigt, so daß der in einer becherförmigen Erweiterung 39 der um die Achse 115 schwenkbaren Wurfarms angeordnete Ball 38 weggeschleudert wird. Die Steuereinrichtung 30 kann durch den Hebel 33 in Verbindung mit dem Steuerventil 24 so einreguliert werden, daß der Wurfarm 28 alle 20 Sekunden, 30 Sekunden oder während jeder gewünschten Zeitspanne zur Wirkung kommt.
Nach Fig, 2 und 3 weist das Ventil 12 ein Gehiiuse 41 mit einer senkrechten Bohrung 43 auf, deren eines Ende durch eine aufgeschraubte Deckplatte 44 verschlossen ist, während das andere Ende mit einem Membrangehäuse 46 verbunden ist. Das Gehäuse 41 weist ferner seitlich abstehende Ein- und Auslaßstutzen 47 und 49 auf, die miteinander fluchten und an ihren äußeren Abschnitten zylindrisch ausgebildet sind. Die innenliegenden Abschnitte der Stutzen verjüngen sich jedoch nach unten zu rechtwinkeligen, in die Bohrung 43 einmündenden Teilen 51. Der so gebildete Durchlaßkanal erstreckt sich quer zur vertikalen Bohrung 43. Dabei sind die Stutzen 47 und 49 mit der Einlaßleitung 16 bzw. der Auslaßleitung 18 durch Befestigungsklammern 53 verbunden.

Das Ventil 12 enthält ferner eine Kolbenanordnung 35, die an einem Ende durch eine Kolbenstange 56 mit einer in dem Memb. mgehäuse 46 untergebrachten Membran 58 verbünde:: ist. Die Kolbenanordnung 55 weist einen in der Bohrung 43 gleitenden Kolben 59 auf, der mit einer Mittelausnehmung 61 versehen ist, um darin eine Druckfeder 62 aufzunehmen. Das obere Ende der Druckfeder 62 stützt sich an der Deckplatte 44 ab. Die Abwartsbewegung des Kolbens 59 unter Wirkung der Druckfeder 62 wird durch einen nach innen ragenden, am Gehäuse 41 angeordneten Flansch 64 begrenzt.

Das obere Ende der Kolbenstange 56 erstreckt sich durch die untere Seite des Kolbens 59 in die Ausnehmung 61 und wird durch Muttern 63 am KoI-ben 59 befestigt. Die Kolbenstange 56 besteht aus zwei Teilen, die miteinander durch eine Hülse 65 verbunden sind, so daß die Länge der Kolbenstange einstellbar ist. Das untere Ende der Kolbenstange 56 ragt durch eine mittige Öffnung in der Membran 58 und ist an dieser durch Muttern 67 unter Beifügung von Dichtungsscheiben befestigt. Das Membrangehäuse 46 umfaßt einen oberen, sich nach unten erweiternden Abschnitt 69, dessen äußerer unterer Rand mittels einer Mehrzahl von Schrauben 71 auf einem pfannenähnlichen, unteren Teil 73 befestigt ist. Der Umfang der Membran 58 ist zwischen dem Abschnitt 69 und dem pfannenartigen Teil 73 verklemmt, so daß eine obere und untere Membrankammer gebildet werden. Das untere Ende der Kolbenstange 56 ist mit einer drosselnden Durchlaßöffnung 75 versehen, die sich von einer Stelle oberhalb der Membran 58 bis zu einer Stelle unterhalb der Membran erstreckt, wodurch eine beide Membrankammern verbindende Leitung zum beschränkten Durchlaß des Mediums geschaffen ist

Der Kolben 59 ist weiter mit einer axial verlaufenden Rille 77 auf seiner Außenfläche versehen, die in Verbindung mit dem rechteckigen Teil 51 der Einlaßleitung 16 steht und dazu dient, einen gedrossel-

ten Fluß von der Einlaßleitung 16 zu den beiden oberhalb bzw. unterhalb des Kolbens 59 liegenden Räumen zu ermöglichen. Der ubere Abschnitt des Ventilgehäuses 41 ist mit einer Druckentleerungsöffnung 79 versehen, die über die Steuerleitung 32 mit

der Steuereinrichtung 30 der Ballwurfvorrichtung 20 verbunden ist.

Die Bezeichnungen »oben« und »unten« beziehen sich auf F i g. 3. Fs versteht sich jedoch, daß das

Ventil 12 in jeder beliebigen anderen Lage anbaubar der 62 in Schließstellung gehaltenen Kolben 59 im

ist. Die beschriebene Lage hat nur den Vorteil, daß Ventilgehäuse 41 blockiert wird. Der Druck des Me-

das Gewicht des Kolbens 59 mit der Druckfeder 62 diums verteilt sich durch die axial verlaufende Rille

zusammenwirkt, um den Kolben in seiner Schließ- 77 am Kolben 59 auf dessen beide einander gegen-

stellung zu halten. 5 überliegende Seiten. Zusätzlich gelangt das Medium

Eine weitere Ausführungsform nach der Erfindung durch die öffnung 79 in die Steuerleitung 32 und ist in F i g. 4 mit 83 bezeichnet. Diese Ausführungs- durch die Durchlaßöffnung 75 in der Kolbenstange form umfaßt ein Ventilgehäuse 85 mit einer senk- 56 in die beiden durch die Membran 58 gebildeten rechten Bohrung 87, die an einem Ende mit einer Membrankammern. Sobald ein durch die Steuerein-Platte 88 verschlossen ist und deren anderes, offenes io richtung 30 vorgegebener Druck erreicht wird oder Ende mit einem Vorratsbehälter 90 verbunden ist. nach einer vorgegebenen Zeitspanne wird die Steuer-Das Gehäuse 85 weist ferner seitliche, zueinander leitung 32 geöffnet und damit die obere Kolbenfluchtende Ein- und Auslaßstutzen 91 und 92 auf, de- seite druckentspannt.

ren äußere Abschnitte zylindrisch sind und die sich Der auf die untere Kolbenseite weiter wirkende

nach innen zu in die Bohrung einmündenden, recht- 15 Druck schnellt den Kolben gegen die Wirkung der

eckigen Teilen 94 verjüngen. Die Stutzen 91 und 92 Druckfeder 62 somit nach oben. Bei der anfängli-

sind mit der Einlaßleitung 16 bzw. der Auslaßleitung chen Kolbenbewegung, bei der ein Teil des recht-

18 durch Klammern 53 verbunden. eckigen Teils 51 der Stutzen 41, 49 freigegeben wird,

Das Ventil 83 umfaßt weiter eine Kolbenanord- wird auch das Medium aus der oberen Membran-

nung 97 mit einem in der Bohrung 87 gleitenden ao kammer abgelassen, während es in der unteren Mem-

Kolben 98. Der Kolben ist mit einer zentralen Aus- brankammer infolge der Drosselung durch die

nehmung 98 versehen, die eine Druckfeder 101 auf- Durchlaßöffnung 75 verbleibt und die Membran von

nimmt, deren unteres Ende die Platte 88 berührt. unten einseitig beaufschlagt. Dadurch wird die KoI-

Eine Aufwärtsbewegung des Kolbens 98 unter Wir- benanordnung 55 nach oben gestoßen, bis sie sich an

kung der Feder 101 wird durch einen nach innen ra- 25 die Deckplatte 44 anlegt. Hierdurch erfolgt eine wei-

genden Flansch 102 am Gehäuse 85 begrenzt. Der tere Beschleunigung der Aufwärtsbewegung des KoI-

Vorratsbehälter 90 umfaßt ein oberes, glockenförmi- bens 59, wodurch unmittelbar die rechteckigen Teile

ges Gehäuse 104, dessen unterer Rand durch Schrau- 51 der Stutzen freigegeben werden und damit ein

ben 106 und einen Dichtungsring 108 an einem unte- spontane* Ausströmen des Lufdruckes aus dem

ren, becherförmigen Abschnitt 110 befestigt ist. Die 30 Speichertank 21 in die Auslaßleitung 18 erfolgt,

innenliegenden Schrauben 112 verbinden den unte- Die andere Ausführungsform der Erfindung ge-

ren Abschnitt 110 mit dem Ventilgehäuse 83. maß F i g. 4 arbeitet in ähnlicher Weise wie das Ven-

Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 weist der til 12. Der wichtigste Unterschied ist jedoch, daß in

Kolben 98 keine axial verlaufende Rille, sondern dem glockenförmigen Gehäuse 104 keine Membran

einen etwas kleineren Durchmesser als die Bohrung 35 vorgesehen ist, die mit der Kolbenanordnung 97 zu-

87 auf, so daß ein Durchsickern des Mediums längs sammenwirkt. Das Ventil 83 wird vielmehr nur

des Kolbens nach beiden Kolbenseiten möglich ist. durch den Druck betätigt, der an beiden Seiten des

Der untere Abschnitt des Ventilgehäuses 85 enthält Kolbens 98 vorliegt. Wegen des großen Volumens im

eine Auslaßöffnung 114, die über die Steuerleitung glockenförmigen Gehäuse 104 liegt eine ausrei-

32 mit der Steuereinrichtung 30 der Ballwurfvorrich- 4° chende Luftmenge in diesem Hohlraum vor. um eine

tung 20 verbunden ist. schnelle Abwärtsbewegung des Kolbens 98 zu bewir-

Beim Gebrauch des schnell öffnenden Ventils 12 ken. Zusätzlich wirkt das Gewicht des Kolbens 98 (vgl. F i g. 1) wird das Druckmedium freigegeben, so- gegen die Kraft der Druckfeder 101, d.h., es trägt zubald ein vorgegebener Druck, der durch die Steuer- sätzlich dazu bei, daß sich der Kolben 98 schnell einrichtung 30 einstellbar ist, erreicht wird. Die 45 nach unten in seine Durchlaßstellung bewegt. Die Steuereinrichtung 30 kann dazu einen Elektromagne- Passung des Kolbens 98 in der Bohrung 87 erlaubt ten enthalten, welcher nach einer vorgegebenen Zeit- ein beschränktes Durchsickern des Mediums längs spanne öffnet; sie kann aber auch durch ein mittels des Kolbenaußenumfanges, so daß sich der Druck Druck betätigtes Ventil gebildet sein, welches sich auf beiden Kolbenseiten vor Betätigung der Steueröffnet, sobald ein \orgegebener Druck in der Steuer- 50 einrichtung 30 ausgleicht. Außerdem dient c"ts Kolleitung 32 erreicht wird. benspiel dazu, das Volumen der nach oben in das

Aus Fig. 3 ist zu entnehmen, daß der in. dem Spei- glockenförmige Gehäuse 104 und durch die Steuer-

cher 21 herrschende Druck in der Einlaßleitung 16 leitung32strömendenLuftzusteuern,wasfürdiezeit-

ebenfalls vorliegt, aber durch den durch die Druckfe- liehe Folgesteuerung des Betriebsablaufs wichtig ist.

Hierzu !BlattZeichnungen

Claims (3)

die andere Kolbenseite einem allmählich zunehmen- Patentansprüche: den Druck ausgesetzt, so daß sich der Kolben nach einer bestimmten Zeit selbsttätig wieder in seine

1. Schnell öffnendes Ventil zum Freigeben Schließstellung zurückbewegt

eines Mediumflusses von einer Ein- in eine Aus- 5 Des weiteren ist in der deutschen Auslegeschrift

laßleitung mit einem einen Einlaß- und einen 1 239 156 ein elektromagnetisch zu öffnendes Ventil

Auslaßsturzen aufweisenden Gehäuse, das eine beschrieben, bei dem ebenfalls in Schließstellung nur

quer zu den Anschlußstutzen sich erstreckende eine Kolbenseite druckb saufschlagt ist, jedoch eine

Bohrung enthält, in der ein in Schließstellung vom Mediumdruck aufgebrachte Partialkraft dazu

federbelasteter, druckentlastbarer Kolben beweg- io ausgenutzt wird, die zum öffnen des Ventils benö-

lich angeordnet; ist, dadurch gekenn- tigte elektromagnetische Kraft möglichst gering zu

zeichnet, daß eine der beiden einander ge- halten.

genüberliegenden. Seiten des Kolbenf (59, 98) mit Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe

einer durch eine Steuereinrichtung (30) zu öff- zugrunde, ein rasch öffnendes Ventil zu schaffen,

nenden oder schließenden Druckentleerungsöff- 15 das bei robuster, nur wenige bewegliche Teile auf-

nung (79, 114) zum wahlweisen Ablassen des weisender Bauweise eine spontane Bewegung des

Drucks von dieser Kolbenseite verbunden ist und Schließkolbens von einer Schließ- in eine Durchlaß-

der Kolben so gestaltet ist, daß eine geringe stellung und in letzterer die sofortige Freigabe eines

Menge des in der Einlaßleitung (16) befindlichen großen Volumens ermöglicht.

Druckmittels stä>;1ig zu beiden Kolbenseiten ge- 20 Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelangt, und daß die in die Gehäusebohrung (43, löst, daß eine der beiden einander gegenüberliegen-87) einmündenden Teile (51, 94) der Anschluß- den Seiten des Kolbens mit einer durch eine Steuerstutzen (47, 49, 91, 92) einen rechteckförmigen einrichtung zu öffnenden oder schließenden Druck-Querschnitt haben, entleerungsöffnung zum wahlweisen Ablassen des

2. Ventil nach Anspruch 1 mit einem eine 25 Druckes von dieser Kolbenseite verbunden ist und Membran enthaltenden, daran angeordneten der Kolben so gestaltet ist, daß eine geringe Menge Membrangehäuse, wobei die Membran mittels des in der Einlaßleituug befindlichen Druckmittels einer Kolbenstange mit dem Kolben verbunden ständig zu beiden Kolbenseiten gelangt, und daß die ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch die in die Gehäusebohrung einmündenden Teile der AnKolbenstange (5(Π eine die beiden einander ge- 30 schlußstutzen einen rechteckförmigen Querschnitt genüberliegenden Seiten der Membran (58) un- haben.

tereinander verbindende drosselnd- Durchlaßöff- Kolben so zu gestalten, daß längs ihrer Außennung (75) erstreckt, so daß bei Bewegung des fläche das Druckmedium in beschränkter Menge Kolbens (59) von der Schließ- in die Öffnungs- birömen kann, ist grundsätzlich aus der deutschen stellung eine dem Kolben (59) zugewandte Mem- 35 Patentschrift 807 348 bekannt. Jedoch dient diese brankammer rascher als eine diesem abgewandte Maßnahme hier nur dazu, oberhalb einer Kolben-Membrankammer entleert wird. seite langsam einen Druck aufzubauen, der durch

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekenn- ein Hilfsventil freigegeben werden kann, so daß das zeichnet, daß die Kolbenstange (63) aus Teilen von der Einlaßleitung anstehende Druckmedium das aufgebaut ist, die miteinander durch eine Hülse 40 Ventil mehr oder minder langsam öfi'net.

(65) verbunden sind, so daß die Länge der KoI- Des weiteren wird auf die deutsche Patentschrift

benstange einstellbar ist. 840 338 verwiesen, in der ein Ventil mit geringem

Strömungsverlust beschrieben wird. Zu diesem Zweck ist ein S-förmiger Durchflußkanal mit recht-

45 eckförmigem Querschnitt im Kolben vorgesehen,

wobei die mit dem Durchflußkanal in Verbindung bringbaren, stationären Teile der Ein- und Auslaßlei-

Die Erfindung betrifft ein schnell öffnendes Ventil tungcn ebenfalls einen rechteckförmigen Querschnitt zum Freigeben eines Mediumflusses von einer Ein- aufweisen. Die rechteckförmige Querschnittskonfiguin eine Auslaßleitung mit einem einen Einlaß- und 50 ration der Strömungskanäle dient hier jedoch nur der einen Auslaßstutzen aufweisenden Gehäuse, das eine zweckmäßigen Ausbildung eines Strömungsweges quer zu den Anschlußstutzen sich erstreckende Boh- gleichbleibender Größe, während die erfindungsgerung enthält, in der ein in Schließstellung federbela- mäßen, rechteckförmig gestalteten inneren Teile der steter, druckentlastbarer Kolben beweglich angeord- Stutzen schon bei anfänglicher Bewegung des Kolnet ist. 55 bens in seine Durchlaßstellung sofort einen weit grö-Es sind bereits Ventile bekannt, bei denen die Be- ßeren Durchlaßquerschnitt als kreisförmig gebildete wegungen ihrer Verschlußteile von der Durchlaß- in innere Teile schaffen und damit im Sinne der Aufgadie Schließstellung mit Hilfe der Druckdifferenz des bensteüung wirksam werden,
abzusperrenden Druckmittels erfolgen. Diese be- Eine Weiterbildung der Erfindung, bei der ein eine kannten Ventile sprechen jedoch sämtlich langsam 60 Membran enthaltendes, am Ventil angeordnetes an und sind daher nicht geeignet, ein Druckmedium Membrangehäuse vorgesehen und die Membran mitschnell von einer Einlaßleitung in eine Auslaßleitung tels einer Kolbenstange mit dem Kolben verbunden freizugeben. So ist beispielsweise in der deutschen ist, zeichnet sich dadurch aus, daß sich durch die Auslegeschrift 1 056 232 ein Ventil mit den obigen Kolbenstange eine die beiden einander gegenüberlie-Merkmalen beschrieben, bei dem jedoch der Kolben 65 genden Seiten der Membran untereinander verbinin Schließstellung nur einseitig mit dem Druck in der dende drosselnde Durchlaßöffnung erstreckt, so daß Einlaßleitung beaufschlagt ist. Bei manueller Bewe- bei Bewegung des Kolbens von der Schließ- in die gung des Kolbens in seine Durchlaßstellung wird erst Öffnungsstellung eine dem Kolben zugewandte Mem-