DE2046377A1

DE2046377A1 - Ventilanordnung

Info

Publication number: DE2046377A1
Application number: DE19702046377
Authority: DE
Inventors: Peter Gloucester Walton (Groß britannien) M
Original assignee: Serck Industries Ltd
Current assignee: Serck Industries Ltd
Priority date: 1969-09-22
Filing date: 1970-09-19
Publication date: 1971-04-29
Also published as: AU1510370A; FR2062389A5; US3664235A

Description

SERCK INDUSTRIES LIMITED₅ Warwick Road, Birmingham 11,

GROSSBRITANNIEN

Ventilanordnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung zur Steuerung von Durchflüssen. Dabei soll eine derartige Ventilanordnung in einer besonders einfachen und für die Steuerung geeigneten Weise ausgeführt werden.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß sie in einem Ventilkörper ein Paar Öffnungen in eine Kammer aufweist, in der sich weiterhin eine dritte Öffnung befindet, wobei sich eine VEntilspindel zwischen dem Öffnungspaar erstreckt, auf der ein Paar dem üffnungspaar zugeordneterVerschlußteile verschieblich ist, die durch auf der Spindel befindliche Mittel in ihrem maximalen Abstand voneinander begrenzt werden, und von denen weiterhin jedes in Richtung auf sein zugehöriges Begrenzungsmittel beaufschlagt ist, so daß eine Bewegung der

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Ventilspindel, durch die ein Verschlußteil gegen seine Beaufschlagungsrichtung gedrückt wird, zu einer Durchflußzunahme zwischen der dem Verschlußteil zugeordneten öffnung und der dritten öffnung führt.

Bei einer derartigen Ausführungsform ist das Öffnungspaar vorteilhaft in axialer Richtung fluchtend ausgeführt, wobei sich die Ventilspindel in Richtung dieser Achse erstreckt. Zur Beaufschlagung der Verschlußteile dient zweckmäßig eine Feder. Der Verbesserung der Dichtung dienen Dichtungsmittel, die ein Entweichen des Fluides zwischen dem Paar Verschlußteile und der Spindel verhindern. Besonders angebracht ist die Ausbildung der Dichtung als ein elastisch verformbares Teil, welches gleichzeitig die Beaufschlagung der Verschlußteile übernimmt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Ventilspindel eine Stellung einnehmen, in welcher beide der erstgenannten Öffnungen mit der dritten öffnung in Verbindung stehen. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Begrenzungsmittel innerhalb der zugehörigen öffnungen liegen.

Die Bewegung der Ventilspindel, durch die ein Verschlußteil gegen die es beaufschlagendenMittel gedrückt wird, bewegt vorteilhaft das Begrenzungsmittel des anderen Verschlußteils in einer Richtung, die von seiner zugehörigen Öffnung wegführt. Durch die Ausbildung der Begrenzungsmittel in sich verjüngender Form kommt es bei einer Zunahme der genannten Bewegung zu einer besonders gleichmäßigen Zunahme des Durchflusses durch die entsprechende öffnung.

In besonderem Maße ist die erfindungsgemäße Ventilanordnung in Verbindung mit Servoeinrichtungen verwendbar. Die Ausführungsform, bei welcher die Ventilspindel eine zwischen den beiden öffnungen liegende Stellung einnehmen kann, läßt sich in Verbindung mit einer Servoeinrichtung mit durch Druck eines Fluides betätigtem Antrieb und einer Ventilbetätigung verwen-

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den, die.sowohl auf ein Fluiddruck-Signal als auch auf die Stellung des Antriebes anspricht, wobei die Ventilspindel durch die Ventilbetätigung einstellbar ist und das Ventil während des Betriebes ein Druckfluid wahlweise auf die eine Seite des Antriebes lenkt oder von dieser den Druck abführt.

Gleichfalls läßt sich die zuletzt erwähnte Ventilanordnung in Verbindung mit einer Servoeinrichtung mit durch den Druck eines Fluides betätigtem Antrieb und einer Ventilbetätigung bringen, die auf ein Fluiddruck-Signal anspricht und die Ventilspindel diesem Signal entsprechend einstellt, wobei Mittel für die Beaufschlagung der Ventilbetätigung mit einer von der Stellung dieser Betätigung abhängigen Kraft vorgesehen sind und das Ventilöffnungspaar während des Betriebes in Verbindung mit einem Betätigungsdruckfluid und einem niedrigen Druck steht, während die dritte Öffnung mit dem Antrieb in Verbindung steht, so daß eine Bewegung der Ventilspindel eine Verbindung einer Seite des Antriebes mit dem Betätigungsdruck, mit dem niedrigen Druck oder mit einem Druck in der Kammer zwischen dem Betätigungsdruck und dem niedrigen Druck zur Folge hat.

Der Antrieb ist zweckmäßig gegen seinen Betätigungsdruck durch einen beaufschlagenden Fluiddruck beaufschlagt.

In geeigneter Ausführung besteht die VEntilbetätigung aus einem Paar beabstandeter Membrane mit unterschiedlicher Fläche, die derart gefaßt sind, daß sie in Übereinstimmung beweglich sind, wobei das Fluiddruck-Signal während des Betriebes auf den Raum zwischen den Membranen einwirkt.

Weiterhin ist die Ventilbetätigung vorteilhaft mit dem Antrieb durch eine Feder verbunden.

Die zu Beginn dieser Beschreibung in Vorschlag gebrachte Ventilanordnung steht vorteilhaft mit einer Servoeinrichtung in Verbindung, in deren Zylinder ein Kolben verschieblich ist, dessen eine Seite mit einem von der Ventilanordnung gesteuerten

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Fluid belastbar ist, wobei die Servoeinrichtung weiterhin eine Ventilbetätigung aufweist, die auf ein Fluiddruck-Signal anspricht und dementsprechend die Ventilspindel einstellt, und wobei Mittel für die Beaufschlagung des Kolbens entgegen dem Betriebs-Fluiddruck auf seiner einen Seite vorgesehen sind, und am Kolben und der Ventilbetätigung eine Feder angreift, um auf letztere eine von der Kolbenstellung abhängige Kraft auszuüben, wobei das Ventil während des Betriebes ein Druckfluid auf die eine Kolbenseite lenkt oder von dieser den Druck

abführt. Die Ansprechzeiten auf Steuersignale sind bei allen diesen Ausführungen ungewöhnlich kurz.

Die Erfindung sei weiterhin unter Bezugnahme auf die sich auf Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen veranschaulicht. Darin zeigen:

Figur 1 einen schematischen Querschnitt durch ein Ventil,

Figur 2 einen gleichen Schnitt durch eine andere Ausführungsform des Ventiles und

Figur 3 eine unter Verwendung des erfindungsgemäßen Ventiles gestaltete, erfindungsgemäße Einrichtung.

Das in Figur 1 dargestellte Ventil besitzt einen Körper 10 mit einer Kammer 11, in welche zwei axial fluchtend angeordnete Öffnungen 12 und 13 münden. Eine dritte Öffnung 14 öffnet sich weiterhin in die Kammer 11. Eine Ventilspindel 15 erstreckt sich durch die Öffnungen 12 und 13 und besitzt ein Paar axial beabstandeter Kragen 16 und 17. Ein Paar Verschlußteile 18 und 19 für die Öffnungen 12 und 13 ist verschieblich auf der Spindel 15 angeordnet und mittels einer Feder 20 gegen die zugehörigen Kragen 16, 17 gedrückt. Die Beabstandung der Kragen 16 und 17 ist derart gewählt, daß sich die Öffnungen und 13 gleichzeitig öffnen lassen. Die Spindel 15 nimmt an der Zeichnung eine Gleichgewichtsstellung ein, in welcher beide Öffnungen 12 und 13 geöffnet sind. Man kann die Spindel 15 durch äußere, nicht dargestellte Mittel in axialer Richtung

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verschieben, um eines der Verschlußteile 18 oder 19 an seine zugehörige öffnung anzupressen, wobei dann das andere Verschlußteil eine Zunahme des Durchflusses durch die andere der beiden öffnungen ermöglicht. Eine weitergehende Bewegung der Spindel 15 in der gleichen Richtung drückt die Feder 20 zusammen und hat zur Folge, daß der Durchfluß durch die offene Öffnung weiterhin zunimmt.

Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform kann es durch die Bohrung eines auf seiner zugehörigen Öffnung sitzenden Verschlußteiles noch zu Leckverlusten kommen. Eine andere Ausführungsform des Ventiles, wie sie in Figur 2 dargestellt ist, entspricht der vorbeschriebenen im wesentlichen, jedoch ist die Feder durch eine elastische Hülse 21 ersetzt, die in geeigneter Weise aus Silikongummi besteht. Die Hülse 21 unterliegt einer anfänglichen Pressung durch die Verschlußteile 22 und 23. Somit kann in die Bohrungen der Verschlußteile 22 und 23 eindringende Flüssigkeit nicht in die Kammer gelangen.

Eine Ventilanordnung der vorgeschlagenen Ausführungsweise läßt sich in Verbindung mit einer Servoeinrichtung verwenden, wie sich aus Figur 3 ergibt, wobei ein Antrieb in Form eines Kolbens 30 auf einer Seite einem Druck ausgesetzt ist, der von einer Luftdruckerzeugung P vHfifif aessen andere Seite dem konstanten Gegenluftdruck P ausgesetzt ist. Ein Ventil 32, welches im wesentlichen mit dem vorstehend beschriebenen übereinstimmt, ist mit öffnungen 33, 34 und 35 ausgeführt und steht mit P_Q, der Atmosphäre und der Seite des Kolbens 30, die dem Gegendruck P abgewendet ist, in Verbindung. Die Ventilspindel 36 ist mittels einer Doppelmembrananordnung 37 beweglich, welche aus einem Paar Membrane mit unterschiedlichen Flächen besteht, die so eingespannt sind, daß sie in Übereinstimmung bewegbar sind. Zwischen die Membrane wird ein Signaldruck P zur Einwirkung gebracht. Eine Zunahme oder eine Verringerung von P führt dazu, daß die Membrananordnung 37 die Spindel 36 in entsprechende Richtungen bewegt, um die öffnung

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34 oder die Öffnung 33 zu schließen. Die Membrananordnung ist weiterhin über die Feder 38 einer Kraft ausgesetzt, die von der STellung des Kolbens 30 abhängt. Die Spindel 36 nimmt mithin eine Lage ein, die vom Wert P und der Stellung des Kolbens 30 abhängt; im Gleichgewicht handelt es sich dabei um eine derartige Lage, in der die Öffnungen 33 und 34 beide offen sind, wobei die Luftstömung durch diese Öffnungen zu einer Beaufschlagung des Kolbens 30 führt, welche derjenigen das Gleichgewicht hält, die durch den Druck P und die Feder erzeugt wird. Eine Zunahme von P führt dazu, daß sich die Öffnung 34 schließt und die Öffnung 33 stärker öffnet, so daß der Kolben 30 nach oben gedrückt wird, wie man aus der Zeichnung entnehmen kann, bis die Gleichgewichtsbedingungen wieder hergestellt sind. Eine Abnahme von P verursacht in entsprechender Weise eine Abwärtsbewegung des Kolbens 30.

Die erfindungsgemäße Verwendung der Ventilanordnung 32 führt dazu, daß im Gleichgewichtszustand der Durchfluß durch die Öffnungen 33 und 34 sehr gering ist, wobei jedoch eine verhältnismäßig große Bewegung der Spindel 36 möglich ist, um einen entsprechenden großen Luftdurchfluß durch die entsprechende Öffnung 33 bzw. 34 zu ermöglichen, wobei die andere dieser Öffnungen geschlossen ist. Die Bewegung des Kolbens 30 ist somit bei einem großen Wechsel von P sehr schnell.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Ventilanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem Ventilkörper (10) ein Paar in eine Kammer (11) mündende öffnungen (12, 13) aufweist, und daß in die Kammer weiterhin eine dritte öffnung (14) einmündet, wobei sich eine Ventilspindel (15) zwischen dem Paar öffnungen (12, 13) erstreckt, auf der ein Paar dem Öffnungspaar zugeordnete Verschlußteile (18, 19) verschieblich ist, die durch auf

• der Spindel befindliche Mittel (16,17) in ihrem maximalen Abstand begrenzt werden, und von denen weiterhin jedes in Richtung auf sein zugehöriges Begrenzungsmittel (16 bzw. 17) beaufschlagt ist, so daß eine Bewegung der Ventilspindel (15), durch die ein Verschlußteil (18 bzw. 19) gegen seine Beaufschlagungsrichtung gedrückt wird, zu einer Durchflußzunahme zwischen der dem Verschlußteil (18 bzw. 19) zugeordneten öffnung (12 bzw. 13) und der dritten Öffnung (14) führt.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar Öffnungen (12, 13) axial fluchtend angeordnet ist, und daß sich die Ventilspindel (15) in axialer Richtung der beiden öffnungen erstreckt.

3. Ventilanordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Beaufschlagung mittels einer Feder erfolgt.

4. Ventilanordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß Dichtungsmittel für die Vermeidung eines Fluidverlustes zwischen dem Paar Verschlußteile (18, 19) und der Spindel (15) vorgesehen sind.

5. Ventilanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmittel ein elastisch verformbares Teil (21) sind, welches zugleich die Beaufschlagung übernimmt.

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6. Ventilanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet , daß die Ventilspindel (15) eine Stellung einnehmen kann, in welcher beide der öffnungen (12, 13) mit der dritten öffnung (IH) in Verbindung stehen.

7. Ventilanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsmxttel (16, 17) innerhalb ihrer zugehörigen öffnungen (12, 13) vorgesehen sind.

8. Ventilanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsmittel (16, 17) derart angeordnet sind, daß es beim Anpressen eines Verschlußteiles entgegen seiner Beaufschlagung durch die Bewegung der Spindel zu einer Bewegung des Begrenzungsmittels für das andere Verschlußteil kommt, die von seiner zugehörigen öffnung weg gerichtet ist.

9. Ventilanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsmxttel sich derart verjüngend ausgebildet sind, daß eine Zunahme der Verschiebung einen zunehmenden Durchfluß durch die zugehörige öffnung bewirkt.

10.!Ventilanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

\ / daß sie in Verbindung steht mit einer Servoeinrichtung mit

durch den Druck eines Fluides betätigtem Antrieb und einer Ventilbetätigung, die sowohl auf ein Fluiddruck-Signal als auch auf die Stellung des Antriebes anspricht, wobei die Ventilspindel durch die Ventilbetätigung einstellbar ist und das Ventil während des Betriebes ein Druckfluid wahlweise auf die eine Seite des Antriebes lenkt oder von dieser den Druck abführt.

11. Ventilanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Verbindung steht mit einer Servoeinrichtung mit durch den Druck eines Fluides betätigtem Antrieb und einer Ventilbetätigung, die auf ein Fluiddruck-Signal anspricht und die Ventilspindel diesem Signal entsprechend einstellt, wobei Mittel für die Beaufschlagung der Ventilbetätigung

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mit einer von der Stellung dieser Betätigung abhängigen Kraft vorgesehen sind, und daß das Ventilöffnungspaar während des Betriebes in Verbindung mit einem Betätigungsdruckfluid und einem niedrigen Druck steht, während die dritte öffnung mit dem Antrieb in Verbindung steht, so daß eine Bewegung der Ventilspindel eine Verbindung einer Seite des Antriebes mit dem Betätigungsdruck, mit dem niedrigen Druck oder mit einem Druck in der Kammer zwischen dem Betätigungsdruck und dem niedrigen Druck zur Folge hat.

12. Ventilanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, daß der Antrieb gegen seinen Betätigungsdruck durch einen beaufschlagenden Fluiddruck beaufschlagt ist.

13. Ventilanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch ge kennzeichnet j daß die Ventilbetätigung ein Paar beabstandeter Membrane mit unterschiedlichen Flächen besitzt, die derart gefaßt sind, daß sie in Übereinstimmung beweglich sind, wobei das Fluiddruck-Signal während des Betriebes auf den Raum zwischen den Membranen einwirkt.

14. Ventilanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbetätigung mit dem Antrieb durch eine Feder verbunden ist.

15. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Servoeinrichtung in Verbindung steht, in deren Zylinder ein Kolben (30)verschieblich ist, dessen eine Seite mit einem von der Ventilanordnung (3 2) gesteuerten Fluid belastbar ist, wobei die Servoeinrichtung weiterhin eine Ventilbetätigung (37) aufweist, die auf ein Fluiddruck-Signal P₈ anspricht und dementsprechend

die Ventilspindel (36) einstellt, und Mittel für die Beaufschlagung des Kolbens (30) entgegen dem Betriebs-Fluiddruck auf seiner einen Seite vorgesehen sind, und am

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Kolben (30) und der Ventilbetätigung (37) eine Feder angreift, um auf letztere eine von der Kolbenstellung abhängige Kraft: auszuüben, wobei das Ventil während des
Betriebes ein Druckfluid auf die eine Kolbenseite lenkt und/oder von dieser den Druck abführt.

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