DE2113788B2 - Ventilumstellvorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Ventilumstellvorrichtung mit einem in einem zylindrischen Gehäuse verschiebbaren Kolben, der mit dem zu verstellenden Ventil verbunden ist, ferner mit einem das Gehäuse konzentrisch umgebenden Druckmittelspeicher sowie einer Steuervorrichtung zur Steuerung des Druckmittels für die Umkehrbewegung des Kolbens.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 18 21 096 ist bereits eine Vorrichtung der genannten Art bekannt. Hier ist der Kolben in der einen Richtung pneumatisch und in der anderen Richtung hydraulisch beaufschlagt. Ein äußerer Zylinderring dient als Ölbehälter und ist durch eine Querleitung mit dem unter dem Kolben liegenden Zylinderraum verbunden. Die Steuerung des Treibmittels erfolgt über ein vorgeschaltetes Magnetventil. Bei Stromausfall wird daher die Funktion der Umstellvorrichtung unterbrochen und man benötigt eine Hilfshandpumpe, um auch bei Aussetzen des Magnetventils das Öl durch die Querleitung drücken zu können. Dies bedeutet aber, abgesehen von der umständlichen Handhabung dieser Vorrichtung, eine u. U. folgenschwere Verzögerung der Schieberbetätigung.

Auf vielen technischen Anwendungsgebieten, insbesondere bei Gastankeinrichtungen, besteht aber die Notwendigkeit, gewisse Ventile, unabhängig von ihrer jeweiligen Momentanstellung, sofort zu schließen.

Solche Forderungen sind in vielen Ländern sogar in den Zulassungsvorschriften für Schiffe enthalten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Umstellvorrichtung zu schaffen, die unter Vermeidung der genannten Nachteile der bekannten Vorrichtung, bei Verwendung eines einzigen Treibmittels einfach und sicher funktioniert und dabei unabhängig von dem jeweiligen Öffnungszustand des Ventiles und der Stellung des Kolbens zu betätigen ist.

Dies wird dadurch erreicht, daß das eine Ende des zylindrischen Gehäuses, ein Betätigungsglied eines Steuerventils der Steuervorrichtung und der Druckmittelspeicher, letzterer über ein Rückschlagventil, mit einer gemeinsamen Druckmittelzuführleitung verbunden sind und daß das Steuerventil bei Druckmittelzustrom eine erste Stellung einnimmt, in der eine Verbindung des nicht mit der Druckmittelzuführleitung verbundenen Endes des zylindrischen Gehäuses mit der Atmosphäre vorliegt, während das Steuerventil bei Druckabfall in der Druckmittelzuführleitung durch den in dem Druckmittelspeicher vorhandenen Druck in eine zweite Stellung gelangt, in der die Verbindung des zylindrischen Gehäuses mit dem Druckmittelspeicher ersetzt ist.

Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Druckmittelzustrom über die Steuervorrichtung das nicht von Druckmittel beaufschlagte Ende des zylindrischen Gehäuses mit der Atmosphäre verbunden ist, erfährt die Öffnungsbewegung des Hauptventils keinen Widerstand. Das Ventil kann aber andererseits bei Druckmittelausfall unmittelbar geschlossen werden. In dieser Situation dient das im Druckmittelspeicher gespeicherte Druckmittel dazu, über die Steuervorrichtung in das zylindrische Gehäuse geleitet, den Kolben in Schließstellung des Hauptventils zu treiben.

Infolge der konstruktionsbedingten ständigen Speicherung des Treibmittels im Druckmittelspeicher, ist es möglich, bei plötzlichem Druckmittelausfall immer einen ausreichenden Druck zur Verfügung zu haben, um das Hauptventil aus jeder von diesem gerade eingenommenen Öffnungsstellung zu schließen. Dabei ist bei hoher Ansprechgeschwindigkeit eine Funktionssicherheit der Anordnung erreicht, die infolge ihrer Unabhängigkeit von anderen Energiequellen eine besonders hohe Arbeitszuverlässigkeit garantiert.

Man kennt zwar aus der DE-AS 11 83 760 noch ein weiteres Stellgetriebe für Ventile, bei dem das Druckmittel aus einem Vorratsbehälter in den Stellkreis gefördert wird. Aber auch hier ist die Elektrizität als eigentliches Treibmittel anzusehen, da der Steuerteil des Antriebes durch ein elektrisches Bauelement gebildet ist. Bei Ausfall der Elektrizität werden der Antrieb und damit auch das Ventil in seiner letzten Stellung angehalten, da keine Energiespeicherungsmöglichkeit vorgesehen ist, die ein selbsttätiges Schließen des Ventiles bewirken könnte, wie dies bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Fall ist.

Ferner kennt man aus der DE-AS 10 94 540 einen mit Druckluft arbeitenden Steuerschieber, dessen Verschiebung mittels eines beidseitig beaufschlagbaren Antriebskolbens erfolgt. Jedoch muß hier in den verschiedenen Arbeitsphasen von Hand ein Entlüftungsventil betätigt werden, was eine umständliche Handhabung der Vorrichtung bedingt. Demgegenüber arbeitet die erfindungsgemäße schneller, zuverlässig und unabhängig von dem jeweiligen Öffnungsstand des Ventiles.

Gegenüber ebenfalls bekannten Ventilumstellvorrichtungen, bei denen die Umkehrbewegungen des

Ventiles mit Hilfe von Federn bewirkt werden, hat die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil, daß man nicht mit den bekannten materialbedingten Ermüdungserscheinungen zu rechnen braucht, sondern sich auf eine zuverlässige Arbeitsweise der Ventilumstellungsvorrichtung verlassen kann.

Da mittels der erfindungsgemäßen Ventilumstellvorrichtung das Hauptventil aus jeder beliebigen Öffnungsstellung geschlossen werden kann, stellt die Erfindung aber auch gegenüber den bekannten federlosen Ventilumstellvorrichtungen, die nur in vollständiger Offenstellung des Ventils, also wenn der Treibkolben in seiner Endlage angekommen ist, betätigt werden können, eine erhebliche Verbesserung dar.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, daß sie als komplette Baueinheit hergestellt werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Nachstehend ist ein bevorzugtes Ausfühmngsbeispiel anhand der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ventilumstellvorrichtung, wobei das Ventil (nicht dargestellt), zu ist,

Fig.2 ein Schnittbild, teils in Seitenansicht der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung, in einem Zustand, bei dem der Kolben (oder das Ventil) gerade seine Bewegungsrichtung ändert.

F i g. 3 ein vergrößertes Teilschnittbild der F i g. 2

F i g. 4 ein vergrößertes Teilschnittbild der F i g. 2

Das in Frage stehende Hauptventil, welches aus jeder beliebigen Öffnungsstellung schnell zu schließen sein soll, ist in der Zeichnung nicht dargestellt, doch ist die Ventilstange in F i g. 1 gezeigt und mit dem Bezugszeichen 8 bezeichnet. Sie bildet gleichzeitig die Kolbenstange eines Kolbens 5.

Die Ventilumstellvorrichtung umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 1 und einen um dieses konzentrisch angeordneten Druckmittelspeicher 2. Der Kolben 5 ist in dem zylindrischen Gehäuse 1 verschiebbar und zu dessen Wandung hin mit Dichtungsringen 6 versehen. Der Kolben 5 ist mit der nach hinten ragenden Kolbenstange 8 einstückig ausgebildet und bildet mit dieser zusammen die Ventilstange des nicht dargestellten Hauptventils, welches betätigt werden soll. Durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens wird somit das mit der Kolbenstange 8 verbundene Hauptventil geöffnet bzw. geschlossen.

Das zylindrische Gehäuse 1 wird aus einem nicht dargestellten Reservoir über ein schematisch dargestelltes Arbeitsventil 12 mit einem unter Druck stehenden Medium versorgt. Gleichzeitig gelangt das Druckmittel auch über ein Rückschlagventil 13 in den Druckmittelspeicher 2. Das Arbeitsventil 12 ist ferner über eine Zweigleitung mit einem allgemein mit dem Bezugszeichen 15 bezeichneten Steuerventil verbunden, die am Verschlußboden 16 des zylindrischen Gehäuses 1 und des Druckmittelspeichers 2 befestigt ist. Dieses Steuerventil 15 stellt den wesentlichen Teil der Ventilumstellvorrichtung dar.

Sie ist in den Fig.3 und 4 vergrößert gezeigt und umfaßt im wesentlichen ein Ventilgehäuse 17, in dem ein Differentialkolben 18 hin- und herbewegbar ist. Ein Schlitten 20, der mit Hilfe einer Feder 21 gegen eine am Verschlußboden 16 befestigte Ventilhalterung 22 abdichtend gepreßt wird, wird über an dem Differentialkolben 18 vorgesehene Schultern J9 (siehe Fig.4) verschoben. Das Innere des zylindrischen Gehäuses 1 ist über einen Durchgang 23, der durch den Verschlußboden 16 und die Ventilhalterung 22 verläuft mit dem Steuerventil 15 verbunden. Der Druckmittelspeicher 2 ist ebenfalls über einen Durchgang 24, der wie der Durchgang 23 durch den Verschlußboden 16 und die Ventilhalterung 22 verläuft mit dem Steuerventil 15 verbunden. In der Ventilhalterung 22 ist ferner eine dritte Leitung 25 vorgesehen, die das Steuerventil 15 mit der Atmosphäre verbindet.

Die Ventilumstellvorrichtung arbeitet folgendermaßen:

Ist das Arbeitsventil 12 wie in F i g. 1 gezeigt, offen, das heißt, mit dem Druckmittelreservoir verbunden, dann strömt das Druckmittel über entsprechende Leitungen in das zylindrische Gehäuse 1, über das Rückschlagventil 13 in den Druckmittelspeicher 2 und über die Leitung 14 in das Steuerventil 15. Dabei wird der Differentialkolben 18 in die in Fig. 1 und 3 dargestellte Lage gebracht. In dieser Stellung befindet sich der Schlitten 20 in einer Lage, bei der der Durchgang 23 mit der Leitung 25 verbunden ist. Der Kolben 5 kann also ohne einen Gegendruck zu erfahren, nach links in Fig. 1 verschoben werden. Hierbei wird das Hauptventil (nicht dargestellt) entsprechend weit

jo geöffnet. Nun kann aber bei jeder beliebig wählbaren Kolbenstellung das Arbeitsventil 12 geschlossen, das heißt, daß die vorher mit dem Druckmittelreservoir verbundenen Leitungen mit der Atmosphäre verbunden werden. Es ergibt sich dann die in F i g. 2 und 4 schematisch dargestellte Situation. Die vom Arbeitsventil 12 zum zylindrischen Gehäuse 1 und zum Steuerventil 15 führenden Leitungen sind mit der Atmosphäre verbunden. In dieser Stellung des Arbeitsventils 12 bewegt sich der Differentialkolben 18 in seine zweite Stellung und verschiebt den Schlitten 20, so daß der im Druckmittelspeicher 2 vorhandene Druck den Kolben 5 nach hinten (d.h. nach rechts in Fig. 2) verschieben kann, und zwar unabhängig von der jeweiligen beim Schließen des Arbeitsventils 12 vom Kolben 5 gerade eingenommenen Stellung.

Steht das System nicht unter Druck, dann läßt sich das Hauptventil beliebig ohne jeden Widerstand betätigen. Diese Möglichkeit ist u. a. durch eine Feder 26 geschaffen, die in dem Steuerventil 15 vorgesehen ist und dazu dient, den Differentialkolben 18 in seiner in Fig. 2 und 4 dargestellten Lage zu halten, solange das System nicht unter Druck steht. Diese Feder übt aber keinen Einfluß aus während das System arbeitet.

Mit Hilfe der beschriebenen Ventilumstellvorrichtung

^r>5 ist auch ein Drehventil zu betätigen. Dies kann beispielsweise unter Verwendung eines Zahnstangengetriebes, das mit: der Kolbenstange 8 gekoppelt ist, aber auch mittels anderer Übersetzungen erfolgen. Es ist natürlich auch möglich, das Steuerventil 15 am

bo gegenüberliegenden Verschlußdeckel des zylindrischen Gehäuses 1 anzubringen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Ventilumstellvorrichtung mit einem in einem zylindrischen Gehäuse verschiebbaren Kolben, der mit dem zu verstellenden Ventil verbunden ist, ferner mit einem das Gehäuse konzentrisch umgebenden Druckmittelspeicher sowie einer Steuervorrichtung zur Steuerung des Druckmittels für die Umkehrbewegung des Kolbens, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des zylindrischen Gehäuses (1), ein Betätigungsglied eines Steuerventils (15) der Steuervorrichtung (12, 15) und der Druckmittelspeicher (2), letzterer über ein Rückschlagventil (13), mit einer gemeinsamen Druckmittelzuführleitung verbunden sind und daß das Steuerventil bei Druckmittelzustrom eine erste Stellung einnimmt, in der eine Verbindung des nicht mit der Druckmittelzuführleitung verbundenen Endes des zylindrischen Gehäuses mit der Atmosphäre (23, 25) vorliegt, während das Steuerventil bei Druckabfall in der DruckmitleizufOhrleitung durch den in dem Druckmittelspeicher vorhandenen Druck in eine zweite Stellung gelangt, in der die Verbindung des zylindrischen Gehäuses mit der Atmosphäre durch eine Verbindung des zylindrisehen Gehäuses mit dem Druckmittelspeicher (23, 24) ersetzt ist.

2. Ventilumstell Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (15) einen auf seiner größeren Fläche unmittelbar vom Druck aus der Druckmittelzuführleitung und auf seiner kleineren Fläche vom im Druckmittelspeicher vorhandenen Druck beaufschlagten Differentialkolben (18) mit einem gemeinsam mit diesem verschiebbaren Schlitten (20) enthält, der das zylindrische Gehäuse mit der Atmosphäre oder mit dem Druckmittelspeicher leitungsmäßig verbindet.