DE2023119A1

DE2023119A1 - Pneumatisch oder hydraulisch betaetigte Rohrabschlussvorrichtung

Info

Publication number: DE2023119A1
Application number: DE19702023119
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Laszlo Helm; Miklos Kovats; Dipl-Ing Attila Szuecs
Original assignee: MTA AUTOMATIZALASI KI
Current assignee: MTA AUTOMATIZALASI KI
Priority date: 1969-05-12
Filing date: 1970-05-06
Publication date: 1970-12-23
Also published as: PL71539B1; FR2049093B1; LU60873A1; GB1315007A; FR2049093A1; CS174151B2; BE750227A

Description

Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Rohrabschlußvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine pneumatisch oder hydraulisch betätigte Rohrahschlußvorrichtung.

Bekanntlich werden in der Steuertechnik zu ähnlichen Zwecken pneumatische, federbelastete öffnende - schließende Membranventile verwendet· Diese pneumatischen Betätigungsorgane bewirken das Schließen und öffnen der Rohrleitungen· Die Sperrkraft wird bei diesen durch eine Feder oder eine Membrane geliefert. Im Falle von verhältnismässig grossen Durchströmungsquerschnitten und hohen Drücken des Mittels ergeben sich aber für die Vorrichtung allzugrosse Abmessungen· Diese sind die Folgen des hohen Energieanspruchs. Der Energieanspruch und der Raumbedarf stehen miteinander im Verhältnis· Dabei bildet in der Steuertechnik der Raumbedarf der durchführenden Organe eine der wichtigsten Bedingungen der Verwendung·

Das erfindungsgemässe pneumatische Ventil bietet allen bekannten gegenüber eine vorteilhafte Lösung.

Zweck der Erfindung ist es, eine pneumatisch oder hydraulisch betätigte Rohrabschlußvorrichtung zu schaffen, bei der gegenüber allen bekannten Lösungen wesentliche Vorteile erreichbar sind. Diese Vorteil· beziehen sich in erster Linie auf eine

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Energieverringerung und eine Abnahme des Raumbedarfes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine pneumatisch oder hydraulisch betätigte Rohrabschlußvorrichtung zu entwickeln, bei der der nötige Hub durch ein - zweckmässig mit einem permanenten Magnet arbeitendes Ventil erreicht wird, das mit einer pneumatischen, sich auf die Wirkung einer Druckdifferenz und einer Federkraft, oder nur einer Druckdifferenz verstellenden Vorrichtung versehen ist, wobei die Schließkraft durch einen permanenten Magneten erzeugt wird.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer pneumatisch oder hydraulisch betätigten Rohrabsperrvorrichtung, die über ein Gehäuse, einen Ventilsitz und einen Sperrkörper verfügt, wobei der durch den unteren und den oberen Decked, begrenzte Raum durch ein kraftbildendes raumabtrennendes Element - z.B., durch eine Membrane, einen Kolben oder eine Kugel - auf zwei Raumteile unterteilt ist, von denen irgendeiner oder beide mit einer oder mehreren Einführungsöffnungen versehene geschlossene Räume sind und der Absperrkörper und das kraftbildende Raumabtrennelement mit einem mit beiden gemeinsam beweglich angeschlossenen Ventilschaft verbunden sind, eine aus einem Magnetanker (Schließjoch) und einem zweckmässig aus einem permanenten Magnet bestehenden Magnetkörper gebildete Magnetvorrichtung vorgesehen wird, deren ein Teil - zweckmässig das Joch sich an das kraftbildende Raumabtrennelement anschließt und der andere Teil - zweckmäßig der Magnetkörper - am unteren oder am oberen Deckel befestigt wird.

Die Vorteile der erfindungsgemässen Lösung können wie folgt zusammengefaßt werden:

Für den Schließvorgang der Ventilausbildung ist es kennzeichnend, daß bei der Näherung des Schließkörpers zum Ventilsitz, mit der Abnahme der Entfernung die zum Schließen notwendige Kraft in nichtlinearer Welse wächst. Trotz des Umstände, daß die Schließkraft durch einen Magnenten gegeben wird und die Charakteristik

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des Magnets nicht linear ist, kann der Hagnet die nötige Schließkraft doch leicht produzieren, jedoch umso schwerer den notwendigen Hub sichern. Wir-d die Schließkraft durch eine Feder erzeugt, so ist in der Feder eine zum Schließen dienende viel größere als die notwendige Energie gespeichert als dies der, zwischen den Schließkörper und dem Sitz vorliegende Hub begründen würde, wobei diese Energie bei der Annäherung des Schließkörpers zum Ventilsitz im Laufe des Schließvorgangs ₅ bis zum Schließniveau linear abnimmt. Beim öffnen hat j man von dem Niveau der Schließenergie ausgehend, die Enegie der Feder zu erhöhen. Bei einem Magneten hat man demgegenüber beim öffnen maximal die Schließkraft zu produzieren und ohne jeglichen besonderen Energieeinsatz nur für den notwendigen öffnenden Hub zu sorgen.

Bei den bisherigen bekannten Lösungen wird der notwendige Hub leicht erreicht, wo aber mit einer unverhältnismässig große Energie verbrauchenden, also einen großen Raumbedarf bedingenden Lösung gerechnet werden muss, wird die Aufgabe der Erzeugung der nötigen Schließkraft durch ein pneumatisches, federbelastetes lAmbranventil einfach gelöst, wobei aber das Erreichen des nötigen Hubes ein Problem bedeutet.

Erfindungsgemäss wird die Erreichung des nötigen Hubes, zweckmässig bei einem, mit permanenten Magnet arbeitenden Ventil mit einer pneumatischen, sich auf die Wirkung einer Druckdifferenz und einer Federkraft verstellenden Vorrichtung erreicht, wobei die Schließkraft durch einen permanenten Magneten erzeugt wird. So wird die Erreichung der größten Hube und der grössten Schließkräfte bei den Energieansprüchen der bisherigen Lösungen , also bei sprungshaft kleinerem Raumbedarf keine Schwierigkeiten bereiten, wobei der vollkommen explosionssichere im Grunde pneumatische Charakter der Einrichtung aufrecht bleibt.

Der hieraus erwachsende Vorteil, wonach die Pneumatik nur den Hub liefert und der Abschluß immer nur auf magnetischem Weg er-

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reicht wird, ist noch weiter verbesserter, die die Schließkraft des Hagnets mit einer geringen.Steuerenergie praktisch aufgehoben bzw· neuerlich hergestellt werden kann. Hierzu ist eine besondere, doch einfach verwirklichbare Ausbildung der Nagnetarmatur notwendig. In diesem Fall wird, beim öffnen statt der Kompensierung der Schließkraft mit der Öffnungskraft, d.h. statt der Erzeugung einer, der Schließenegie gleichen Öffnungeenergie nur die Herstellung einer Steuerenergie notwendig, Dies bedeutet eine weitere Energieverringerung, d.h. eine Abnahme des Raumbedarfs.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine beispielsweise Rohrabschlußvorrichung in schematischer Zeichnung,

Fig. 2a -

2c die Betätigungsdiagramme der bekannten und der er findungsgemässen Rohrabsperrvorrichtungen.

An den, in das Ventilgehäuse 1 eingebauten Ventilsitz 2 stößt der Sperrkörper 3 und schließt dadurch den Ventilsitz. Der Sperrkörper 3 ist an den Ventilschaft montiert.

Der Ventilschaft geht durch die, in das Ventilgehäuse 1 eingebaute Stopfbüchse 5 und durch die, in das Gehäuse 8 eingebaute Stopfbüchse 7 hindurch. Der Ventilschaft 4 1st an dem beweglichen kraftbildenden Raumabtrennelement (Membran 10) befestigt, an dem weiters auch das den magnetischen 0 Fluß schließende Joch 14 des Magnetkörpers 13 fixiert ist. Das Schließjoch 14 wird durch die, im oberen Gehäuse 11 vorgesehene Feder 12 belastet· Das Magnetgehäuse 6 und der Bit demselben vereinigte Deckel 11 sowie die in denselben eingesetzten Elemente sind durch das Zwischenstück 6 zu einer Konstruktionseinheit mit dem Ventilgehäuse 1 zusameenge-, faßt. In den Raum des Gehäuses 8 kann der Steuerdruck unter das kraftbildende raumabtrennende Element 10 über den Eingangsstutzen 9 gelangen. Das kraftbildende, raumabtrennende Element übt auf

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die Wirkung des Steuerdruckes gegenüber dem Schließjoch 14 und der Feder 12 eine Kraft aus. Erreicht diese Kraft eine genügende Grosse, so verstellt sich mit dem kraftbildenden, raumabtrennenden Element 10 gemeinsam der Ventilschaft 4 und auch der daran befestigte Sperrkörper 3 und öffnet dadurch den Ventilsitz 2. Beim Sinken des Steuerdruckes unter einen gewissen Wert wird das Ventil schließen. Die Feder 12 wird nämlich die Bewegung des Schließjoches 14 auf welches der Hagnet 13 mit quadra ti schWachsender Kraft wirkt, in der schliessenden Richtung anlassen und das Joch 14 bewegt sich so lange, die Elemente 10, i 4 und 3 mit sich nehmend, in der schließenden Richtung, bis der Sperrkörper 3 dicht auf dem Ventilsitz aufsitzt.

Ss sei bemerkt, daß bei der Durchführung der erfindungsgemässen Konstruktion statt einem gewöhnlichen Hagnet zweckmäßig auch ein, mit einer entsprechenden Armatur versehener Elektromagnet verwendbar ist. Weiters kann es zweckmässig sein, mit einer besonderen Ausbildung der Hagnetarmatur die Energie des Hagnetkreises mit Hilfe einer besonderen Hechanismus steuerbar zu gestalten.

Weiters ist auch die Verwendung der Feder nicht unbedingt nötig; in gleicher Weise kann entweder ein permanenter Hagnet oder ein Elektromagnet verwendet werden, wobei aber bei dem Einbau des letzteren mit einer vollkommenen explosionssicheren und robusten I Ausführung nicht gerechnet werden kann.

Schließlich soll noch darauf hingewiesen werden, daß die beschriebene Konstruktion auch durch einert von der beschriebenen abweichende Zusammenstellung der verwendeten Elemente ausgebildet werden kann und zwar derart, daß auf die Wirkung des Wachsens des Steuerdrucks - abweichend vom Beispiel, der Ventil nicht öffnet, sondern schließt; weiters kann die Konstruktion so beschaffen sein, daß sowohl das Schließen als auch das öffnen durch das Wachsen des Steuerdruckes angelassen wird· In einem solchen Fall ist auch das Gehäuse mit eines, dem Element 9 entsprechenden Steuerstutzen versehen.

Aufgrund der Diagramme in Fig. 2 ist ein Vergleich von mit

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identische öffnende Bewegungen X erfordernden Fälle vom Gesichtspunkt der nötigen Energie bzw· des Raumbedarfs zwischen dem bekannten pneumatischen Membranventil (a), dem erfindungsgemässen pneumagnetischen (b) und dem erfindungsgemässen gesteuerten pneumagnetischen Ventil c/ möglich.

In den Diagrammen sind ⁿp" die Koordinaten des Druckes, ,. "x^B diejenige der Verstellung und "f der Kraft; "Z" ist die notwendige Schließkraft, "X" die nötige Öffnungsverstellung und F1, F2, F3, A, B, C, M die unter der Kurve liegenden Flächen.

Das Diagramm a/ zeigt das Feder- und Membranen-Verhältnis der bekannten pneumatischen federbelasteten Mambranventile· Den Energiebedarf bzw. die notwendige Membranfläche ist durch die Summe der Flächen F1 + A + B bestimmt.

Das Diagramm b/ veranschaulicht das Magnet-Feder- und Membranverhältnis des pneumagnetischen Ventils. Den Energiebedarf bzw. die Membranfläche bezeichnet die Fläche F2 + M + B.

Das Diagramm c/ zeigt das Magnet-, Feder- und Membranverhältnis des gesteuerten pneumagnetischen Ventils, in welchem Fall nämlich die Magnetenergie eine Steuerung erfährt. Die Energie- bzw. der Mambranflächenbedarf ist durch die Fläche F3 + B + C bezeich net·

Aus den Diagrammen geht hervor, daß notwendiger Welse die nachstehende Ungleichung besteht.:

F1 +A + B>F2 + M + B>F3 + C + B, d.h. ein Durchführungsorgan von ebensogrosser Leistungsfähigkeit, kann mit Hilfe der den Gegenstand der Anmeldung bildenden Lösung mit einem wesentlich kleinerem Raumbedarf hergestellt werden, als dies mit den bisherigen Methoden möglich sein würde.

- Patentanspruch -009852/U7A -7-

Claims

Patentanspruch

Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Rohrabschlußvorrichtung, die über ein Gehäuse, einen Ventilsitz und einen Verschlußkörper verfügt, wobei der durch den unteren und den oberen Deckel begrenzte Raum durch ein kraftbildendes raumabtrennendes Element - z.B. durch eine Membrane, einen Kolben oder eine Kugel - auf zwei Raumteile unterteilt 1st, von denen irgendeiner oder beide mit einer oder mehreren Einführungsöffnungen versehen geschlossene Räume sind, und der Abschlußkörper und das kraftbildende Raumabtrennelement mit dem, mit den beiden gemeinsam beweglich angeschlossenen Ventilschaft verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus einem SchließJoch (14) und einem, zweekmässig aus einem permanenten Magnet bestehenden Magnethörper (13) gebildete Magnetvorrichtung vorgesehen ist, deren ein Teil - zweckmässig das Schließjoch (14) - an das kraftbildende Raumabtrennelement (10) angeschlossen ist und der andere Teil - zweckmässig der Magnetkörper (13) - zum unteren Deckel (8) oder zum oberen Deckel (11) befestigt ist.

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JDHlSTHng. W. Meissner DipI.-Ing.H.Tischfer;

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A6Nr.6C/70(§i3ialAO)

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