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Druckgesteuertes Absperrventil Die Erfindung betrifft ein druckgesteuertes
Absperrventil, dessen mit einem Drosselspalt ausgebildeter in einem Ventilgehäuse
gleitender Führungskolben einen dem Ventilsitz zugeordneten Schließkegel trägt.
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Automatisch und fremd gesteuerte Absperrventile sind bekannt.
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Sie werden bevorzugt an schwer zugänglichen oder gegenüber der Außenwelt
abgeschirmten Stellen, wie beispielsweise zur Steuerung von Reaktoren, angeordnet.
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Auch bei Spritzvorrichtungen zum Entzundern von Walzgut haben sich
mit Spritzdüsen verbundene u. einzeln gesteuerte Absperrventile bewährt.
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Ein besonderer Nachteil durch Schließdruck beaufschlagter Absperrventile
ist jedoch, daß beim Schließvorgang unkontrollierte Druckstöße auftreten, die dürch
die hohe und zusätzlich bei sich verringerndem Durchlaßquerschnitt noch zunehmende
Schließgeschwindiqkeit verursacht werden. Zur Dämpfung solcher Druckstöße
waren
daher vielfach aufwendige Dämpfungseinrichtungen im Ventil oder in den Steuerleitungen
erforderlich.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten druckgesteuerten Absperrventile
ist darin gelegen, daß zur Steuerung dieser Vcntile fremde Druckquellen zur Verfügung
stehen müssen. Dies ist jedoch gleichzeitig auch mit einem höheren Aufwand an Steuerleitungen
verbunden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein druckgesteuertes
Absperrventil zu schaffen, das unabhängig von fremden Druckquellen gesteuert werden
kann und ein Höchstmaß an Eigendämpfung aufweist.
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Die erfindungsgemäße Ausführung zeichnet sich nun dadurch aus, daß
der im Ventilgehäuse vom mit einer Druckfeder in Schließrichtung belastete F0hrungskolben
begrenzte Druckraum über ein vorgesteuertes Sperrventil mit dem Venti laus laß dicht
unterhalb des Kegelsitzes durch eine Steuerleitung verbunden ist.
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Dadurch ist nur noch reine Verbindungsleitung von Druckraum und Ventilauslaß
erforderlich, von Fremdmittel durchströmte Steuerleitungen und damit auch die dabei
erforderlichen Auslässe für das Fremdmedium entfallen.
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Die weitere Ausbildung der Erfindung ist gekennzeichnet durch mehrere
ringförmig am Umfang des Führung-skolbens ana'cordnete, in sich geschlossene und
im Querschnitt rechteckige Drosselspalte.
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Die durch diese Maßnahme vorgesehenen Drosselstufen ermöglichen in
Verbindung mit den Passungstoleranzen des Führungskolbens und der Gehäusebohrung
durch gedrosselte Druckflüssigkeitsableitung einen gleichmäßigen Druckabbau zwischen
den Steuerflächen des Führungskolbens. Hierdurch wird ein rasches öffnen, aber insgesamt
langsameres Schließen des Absperrventils durch differenzierten Steuerdruck erreicht
und das Entstehen von Druckstößen wirksam verhindert. Die Drosselstufen sind aber
auch gleichzeitig als Schmutzfänger wirksam und begünstigen so die Gleitwirkung
des Führungskolbens.
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Eine weitere Ausbildung der Erfindung siehtvor, daß als vorgesteuertes
Sperrventil ein magnetgesteuertes sowie druckfederbelastetes Kegelventil vorgesehen
ist.
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Als vorgesteuertes Sperrventil kann dabei in vorteilhafter Weise ein
der Ausführung des Absperrventils entsprechendes Kegelventil mit einem 1,65 bis
1,8 fach größeren Auslaßguerschnitt als der sich aus den Passungstoleranzen ergebende
Spaltquerschnitt des Absperrventils beträgt, dienen.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale sind Vorteile ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
Das
druckgesteuerte Absperrventil besteht aus dem Ventilgehäuse 1, dem Führungskolben
3 mit Ventilkegel 4 und dem Kugelsitz 2, Im Führungkolben 3 ist eine Druckfeder
5 eingebaut, die sich an der Tnnenwandung im Druckraum 6 des Ventilgehäuses abstützt,
um auf den Führungskolben eine Schließkraft auszuüben. Das Absperrventil ist als
Eckventil ausgebildet, wobei der Druckflüssigkeits-Einlaß mit 7 und der Druckflüssigkeits-Auslaß
mit 8 bezeichnet ist.
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Der an der Druckflüssigkeitsauslaßseite befindliche Kegelsitz 2 ist
in das Ventilgehäuse 1 lösbar eingesetzt und lediglich über Dichtungsringe 9 mittels
Befestigungsschrauben lo mit dem Ventilgehäuse.l druckdicht verbunden. Zur Steuerung
des Absperrventils ist der Druckraum 6 durch Druckleitungen 13 über ein Sperrventil
12 mit dem Druckflüssigkeitsauslaß 8 dicht unterhalb des Kegelsitzes 2 verbunden.
Das Sperrventil 12 ist beispielsweise in Aufbau und Wirkungsweise dem Absperrventil
entsprechend ausgebildet und wird elektroinagnetisch hetätigt. Damit entfallen auch
bei diesem Sperrventil 12 Auslaßleitungen in die Atmosphäre.
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Das druckgesteuerte Absperrventil und das als Vorsteuerventil wirlesame
Sperrventil 12 müssen zur ein wandfreien Funktion in ihren Größenverhältnissen aufeinander
abgestimmt sein. So solltc der im
Eiihrungskr:lben 3 vorhandene
als Passungsspiel zwischen Führungskolben und Gehäuseinnenwand wirksame Drosselspalt
11 im Querschnitt zum Querschnitt der Nennweite des Sperrventils in den Verhä.ltnisgrößen
zwischen 1 :1,65 und 1: 1,8 liegen.
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Dadurch ist gewährleistet, daß der Spaltquerschnitt des Führungskolbens
zusammen mit den Drosselstufen 14 als Drossel wirksam ist und der Druckaufbau in
Druckraum 6 langsamer vonstatten geht als der Druckabbau. Beim Öffnungsvorgang des
Ventilkegels 4 kann sich im Druckraum 6 keine Staukraft aufbauen, die die Offnungskraft
des Ventilkegels eliminieren würde. Ein rasches öffnen des Ventilkegels ist somit
erreicht.
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Umgekehrt wirkt dann als Schließkraft auf den Führungskolben und Ventilkegel
nur die Druckfederkraft. Hierdurch wird ein langsames Schließen des Ventilkegels
ermöglicht.
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Wird das Sperrventil geöffnet, so entlastet sich der Druckraum 6 des
Absperrventils über die Druckleitung 13.
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Die am Führungskolben wirksame öffnungskraft überwiegt, so daß sich
der Ventilkegel 4 abhebt. Während des
Flüssigkeitsdurchtrittes in
den Flüssigkeitsauslaß 8 elststeht dicht unterhalb des Ventilsitzes 2 ein Druckabfall
des Flüssigkeitsstromes bei geöffnetem Ventilkegel.
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Damit wird bei geöffnetem Ventilkegel die Leckflüssigkeit aus dem
Druckraum 6 abgeführt und ein Druckaufbau in diesem Druckraum vermieden. Diese Leckflüssigkeit
kann also in vorteilhaftr Weise dem Druckflüssigkeitsstrom wieder zugeführt werden.
Druckflüssigkeitsauslässe in die Atmosphäre sind daher nicht erforderlich.
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Wird das Sperrventil 12 geschlossen, so ist die Entlastung des Druckraumes
6 über die Druckleitung 13 unterbunden. Damit baut sich der Druck in diesem Druckraum
bis zum Ausgleich mit dem an der Einlaßseite 7 vorherrschenden Druck wieder auf,
so daß in zunehmendem Maße der Federdruck der Druckfeder 5 Uberwiegt und den Ventilkegel
4 auf den Ventilsitz 2 drückt. Bei geschlossenem Ventilkegel, überwiegt dann der
im Druckraum 2 wirksame Differenzdruck.
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Die Kegeleizwinkel des Absperrventils und des Sperrventiles 12 sind
zur Erlangung einer Filterwirkung kleiner als die Winkel der Schließkegel. so könnjn
ich
während des unmittelbaren Ventilabschlusses keine Schmutzteilchen
auf der Kegelsitzfläche festzetzen, da keine Flächendichtung sondern eine Liniendichtung
zwischen Sitz und Kegel zustande kommt.
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Ein besonderer Vorteil der vorbeschriebenen Ventilanordnung ist noch
insbesondere dadurch qeqeben, daß die bei geöffnetem Absperrventil in den Verbraucherleitungen
und damit im Ventilauslaß 8 etwa wirksam werdenden Druckstöße durch selbst tätiges
Schließen des Ventilkegels 4 aufgefangen werden. Da diese Druckstöße gleichzeitig
in der Steuerleitunq 13 und damit auch im Druckraum 6 wirksam werden, entstcht ein
Differenzdruck der den Führungskolben 6 in Schließrichtung beaufschlagt.
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Die Drosselstufen im Führungskolben verhindern auch hier vorteilhaft
den sofortigen Druckausgleich.