DE2154685A1 - Stromventil - Google Patents

Description

BXNWNO. KLAUi *1»N ROBBRT MtiNSSVBim

A 291 71 J.November I971

• Firma SANDERS ASSOCIATES, INC·

Daniel Webster Highway, South, Nashua. New Hampshire 03060 / USA

Stromventil

Die Erfindung betrifft allgemein Ventile und insbesondere Stromventile, bei welchen der Druckmittelstrom kontinuierlich verändert werden kann·

Es sind verschiedene Arten von Stromventilen bekannt. Einige, beispielsweise der Haushaltwasserhahn, regeln den Druck und/oder die Durchflußgeschwindigkeit von einer Einlaßleitung zu einer Auslaßleitung. Andere, beispielsweise Vierwegeventile, regeln sowohl die Menge als auch die Richtung des Druckmittelstroms zu einer Lastvorrichtung, beispielsweise zu einem Arbeitszylinder· Alle diese Ventile haben ein oder mehrere bewegliche Elemente, welche den Druckmittelstrom dadurch beeinflussen, daß eine oder mehrere öffnungen oder Schlitze veränderlich verschlossen warden. Solche Elemente können verschiedene Formen haben, wie flache Platten oder Schieber, Platten oder Scheiben mit öffnungen, hohle Zylinder mit öffnungen, Küken, die in solchen Zylindern beweglich sind und voll« Kolben oder

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Steuerschieber sowie viele weitere Formen. Bei manchen Ventilen wurden Kolben, die mit Kolbenringen versehen waren, zur Betätigung eines oder mehrerer Stromregelelemente verwendet» Bei diesen bekannten Ventilen besteht jedoch eine Anzahl Nachteile, Beispielsweise zeigten viele der bekannten Ventile eine übermässige Schaltunempfindlichkeit ia Betrieb hauptsächlich infolge der Reibung der gleitenden Teile aneinander. Eine solche Schaltunempfindlichkeit ist besonders bei Ventilen unerwünscht, bei welchen der Strom selbsttätig geregelt wird. Ausserdem treten bei vielen der erwähnten Ventile hohe Leckverluste in ihren "Aus"-Stellungen auf. Ferner arbeiten viele der bekannten Ventile sehr geräuschvoll.

Hauptaufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines verbe8 serten Stromventils·

Ferner soll durch die Erfindung ein Stromventil geschaffen werden, das im Betrieb eine sehr geringe Schaltunempfindlichkeit hat«

Weiter soll durch die Erfindung ein Ventil alt geringstmöglichen Leckverlusten geschaffen werden.

Desgleichen soll durch die Erfindung ein Ventil von ruhiger Arbeitsweise geschaffen werden.

Bei eines erfindungagemässen Ventil wird eine erste Kugel verwendet, welche das eigentliche Stromregelelement ist und welche so geführt wird, daft sie in einer ersten geradlinigen Bahn zwischen einer voll geschlossenen Stellung und einer voll offenen Stellung rollen kann. Die Kugel ist zur letztgenannten Stellung, beispielsweise durch den Druck des eintretenden Druckmittels, belastet, wird jedoch

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durch ein« zweite, mit ihr in !sollender Anlage befindliche Kugel gehalten· Die zweite Kugel ist zur Rollbewegung in einer zweiten geradlinigen Bahn geführt, welche jedoch zur Bahn der ersten Kugel etwas versetzt ist« Auf die zweite Kugel wird eine veränderliche Steuerkraft in einer solchen Richtung ausgeübt, daß die erste Kugel in Richtung zu ihrer Schließstellung belastet wird»

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nachfolgend in Verbindung «it den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und zwar zeigen:

Fig· 1 in schematiseher Darstellung eine Schnittansicht, die das Prinzip der Erfindung zeigt;

Fig. 2 «in« Ansicht im Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. Il

Fig· t «ine Ansieht im Schnitt und teilweise in tchematiseher Darstellung eines erfindungegemässen Ventils, das besondere zur Verwendung mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Öl, geeignet ist;

Fig. 4 in vergrössertem MaAstab eine Teilansieht im

Schnitt, welche einen Teil von zwei der in Fig. 3 dargestellten Drosselplatten zeigt;

Fig. 6 eine Teilaneicht in Draufsicht eines Teils einer der Drosselplatten und

Fig. 6 eine Ansicht im Schnitt und teilweise in schematischer Darstellung eines erfindungsgemässen Ventils, das besonders zur Verwendung für ein gasförmiges Druckmittel» wie Wasserdampf, geeignet jL*t·

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Wie eich aus Fig. 1 und 2 ergibt, begrenzt der untere Teil 11 des Ventilgehäuses einen Einlaßkanal 12, der durch einen sich waagrecht erstreckenden Teil 13, dem Einlaßdruckmittel zugeführt wird, und durch einen sich nach oben erstreckenden zylindrischen Kanal bzw· eine Bohrung IH gebildet wird. Der obere Teil 15 des Gehäuses wirkt mit dem unteren Teil 11 zur Begrenzung eines Auslaßkanals 16 zusammen· In der in Fig· I dargestellten Schließstellung des Ventils ruht eine Kugel 17 mit einem Durchmesser, der im wesentlichen gleich dem der Bohrung ist, auf einem Anschlagelement 18 auf. Die Mitte der Kugel

17 befindet sich etwas unterhalb des Bodens des Auslaßkanals 16, so daß kein Teil dieses Kanals zum Einlaßdruckmittel freiliegt. Die Kugel 17 wird durch eine ζwate Kugel 18 in rollender Anlage an dieser gehalten. Die Kugel 18 ist in einem weiteren zylindrischen Kanal 19 angeordnet, die im oberen Teil des Gehäuses 15 ausgebildet ist. Die Kugel

18 und die Bohrung 19 haben im wesentlichen den gleichen Durchmesser, der seinerseits gleich dem Durchmesser der Bohrung IH und der Kugel 17 sein kann, obwohl dies nicht wesentlich ist. Die Achse der Bohrung 19 ist zur Achse der Bohrung IH geringfügig verlagert (um einen kleinen Bruchteil des Halbmessers jeder Kugel). Die Wände der Bohrung

19 bilden Führungen, welche die Bewegung der Kugel 18 auf eine geradlinige Bahn beschränken, die zur Bewegungsbahn der Kugel 17 parallel, jedoch mit Bezug auf diese verlagert ist. Die Kugel 17 wird durch die Kraft des Druckmittels im Einlaßkanal 12 nach oben belastet, jedoch wird diese Kraft durch eine Steuerkraft ausgeglichen, die durch den Efeil 21 angedeutet ist und auf die Kugel 18 nach unten wirkt. Diese Steuerkraft kann mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch sein oder durch eine Kombination hiervon gebildet werden. Wie ersichtlich, wird die Stellung der Kugel 17 durch die auf die Kugel 18 ausgeübte nach unten gerichtete Kraft und durch die durch das Druckmittel im Einlaßkanal 12 ausgeübte nach oben gerichtete Kraft ge-

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meinsam gesteuert. Wenn die nach oben gerichtete Kraft die nach unten gerichtete überwindet, werden beide Kugeln angehoben· Die Kugel 17 ist auf eine geradlinige Bahn, . deren Mitte eine Verlängerung der Achse der Bohrung 14 bildet, durch eine geeignete Anordnung, beispielsweise durch eine Anzahl Führungen 22 beschränkt, die sich zwischen dem unteren Teil 11 des Gehäuses und d·» oberen Teil 15 des Gehäuses erstrecken· Die in Fig. 1 rechts befindliche Führung wird durch einen kleinen Block 23 abgestützt, der seinerseits am oberen Teil 15 de* Gehäuses befestigt ist« Pie Bahnen, auf weiche die Mittelpunkte der Kugeln beschränkt werden, sind parallel, jedoch mit Bezug aufeinander verlagert, so daft die Kugeln in Kontakt mit ihren jeweiligen Führungen belastet werden· Mit anderen Worten, die Kugel 18 wird gegen die recht« Fläch· der Bohrung 19 belastet, während die Kugel 17 gegen die linke Fläch· der Bohrung 14 und gegen die link· Führung belastet wird· Wenn sich die Kugeln bewegen, rollen sie gegeneinander und an ihren jeweiligen Führungen·

-Im Betrieb erhält Druckmittel gttttfltt zu» Einlaikanal und die Steuerkraft wird von Hand oder selbsttätig so gewählt, daß die Kugel 17 autreio&nd weit angehoben wird, um den AuslaAkanal 16 gerade so weit freizulegen, da· der Druck und/oder die Durchfliege schwindigk«it die g·· wüneehte Grosse haben. 0* dl· Kugsjln rollen« wird «in· sehr gering« Reibung und «in« sehxf gering« Sehltuneupfind» lichkeit erhalten. Dies 1st bei selbsttätige» Steuersystemen besonder« wichtig, bei denen beispielsweise der Ausla*druck selbsttätig gesteuert wird, da «in« sehr genaue Regelung erzielt werden kann·

Aus Fig. 1 ergibt sich, daß der Auelaßkanal IS im wesentlichen zylindrisch und mit Ausnahme an den Führungen

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praktisch offen ist. Der Kanal IS kann natürlich viele andere Formen haben und beispielsweise durch eine Bohrung in einem massiven Block oder durch eine Hülse mit einer oder mehreren radialen Bohrungen gebildet werden· Gegenwärtig wird jedoch die Verwendung eines S-fepelt von Platten bevorzugt, die auf ihrer einen- Seite, mit Umlenke lementen ausgebildet lind, wie nachfolgend in Verbindung mit den weiteren Figuren der Zeichnungen näher beschrieben wird·

In Fig· 3 ist ein Ventil dargestellt, das besonders zur Verwendung mit einer Flüssigkeit» wie Öl» geeignet ist· Wie ersichtlich, ist die Darstellung insofern etwas sehe« matisch, als bestimmt« an sich bekannte Teile, wie Schrauben, Dichtungen und Dichtungsringe, weggelassen sind und bestimmte Teile, die aus einem Stück bestehend dargestellt sind ι aus mehreren Teilen hergestellt »'wdMi können und umgekehrt» Bat Ventilgehäuse besteht au· mehreren Blöcken> beispielsweise aus einem unteren 31ocX 31, einen mittleren Block 13 und aus einem oberen Block 33* welche Black« alle aneinander befestigt find« Mr mittler! Block 32 ist mit einer grossen« im wesentlichen sy lindriechen Bohrung ausgebildet« Der obere Block 33 ist mit einer kleineren Mittelbohrung versehen· Der untere Block 31 hat im wesentlichen die Form einer dicken Platte« Die Blöcke 31 und 32 bilden susamsn einen Einlasskanal 3H_t mit dem die Druckmittelquelle verbunden ist, Innerhalb der Hittelbohrung des Block«* If ist In der Mbe de· unteren Ende· derselben ein im wesent·» liehen flacher lyliJtdrfeBher Block 38 befestigt, der §i geformt lit, da* er einen mittigen aylindriechen Kanal 3Sa begrenst· Auf der Oberseite des Blockes 3f ist ein Stapel aus dünnen kreisförmigen Platten befestigt, von denen 3«de eine Mittelbohrung vom gleichen Durchmesser wie derjenige des zylindrischen Kanals 3Sa im Block 31 aufweist.

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Wie sich am testen aus Fig. <t und S ergibt, ist jede der Platten 36 auf ihrer einen Fläche mit einer Vielzahl von Umlenkstegen 37 ausgebildet· Diese können zweekraässig durch Ätzverfahren gebildet werden· Die Platten werden aufeinandergestapelt und längs der Oberkanten der Umlenkstege 37 miteinander hartverlötet· Diese Anordnung von Platten bildet für sich keinen Teil der vorliegenden Erfindung» sondern ist in der Patentschrift ....... (Patentanmeldung .··.*·· der gleichen Anmelderin vom gleichen Datum) näher beschrieben. Für die vorliegenden Zwecke genügt es, festzustellen, daß die in Fig. 4 und S gezeigte Anordnung von Umlenkstegen eine Reihe von Einschnürungen bildet, so daft Druckmittel von der Mittelbohrung nach äussen fliessen kann und hierbei seine Geschwindigkeit durch eine Reihe von kleinen Stufen herabgesetzt wird, wenn es auf die verschiedenen Einschnürungen auftrifft und durch diese hindurchtritt, die durch die benachbarten Umlenkstege gebildet werden· Es wurde festgestellt, daß eine solche Anordnung von mit Umlenkstegen versehenen Platten sehr wirksam bei der Herabsetzung des Arbeitsgeräusches eines Ventils ist, was hauptsächlich dadurch bedingt ist, daß kein ausreichender Druckabfall an jedem Kanal besteht, um Geräusch, Kavitation oder Erosion hervorzurufen. Die auftretende minimale Verwirbelung wird rasch durch Scherverluste im Druckmittel abgeleitet, d.h. durch eine Erwärmung des Druckmittels.

An der Oberseite des Stapels von Platten 36 ist eine dickere Platte 38 von dem gleichen Gesamtdurchmesser befestigt, die eine Hittelbohrung von gleichem Durchmesser wie die Bohrung 35a im Block 35 aufweist· Der Block 38 befindet sich seinerseits in Anlage an einem weiteren Zwischenblock 39, der seinerseits an dem oberen Block 33 befestigt ist. Der Block 39 ist so geformt, daß er einen mittigen zylindri-

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-J .

sehen Kanal bzw· eine Bohrung Hl begrenzt, deren Durch-■ester grosser als der Durchmesser der Bohrung im Block 85 und in den Plattenstapel 36 ist und deren Achse mit Becug auf diesen etwas nach rechte verlagert ist· Das Ventil ist in der Schließstellung gezeigt, in welcher Stellung eine Kugel H 2 mit einem Durchmesser, der im wesentlichen gleich den der Bohrung 35a ist, teilweise in den Kanal bzw· in der Bohrung 35a im Block 35 angeordnet und teilweise in der Bohrung der Platten 36 derart, daß die Mitte der Kugel sich etwas unterhalb der untersten Platte !«befindet· Die Abwärtsbewegung der Kugel 42 ist auf diese Stellung begrenzt, in welcher sie auf einem Anschlagelenent Hl aufruht, das seinerseits am unteren Block Il befestigt ist· Eine zweite Kugel, deren Durchmesser in wesentlichen gleich dem des Kanals Hl ist, ist in den letsteren Kanal angeordnet und liegt gegen die Kugel Ht an. Gegen die Kugel HH liegt ferner eine kleine Rolle HS an, die durch einen Am 46 drehbar gelagert ist, weicher seinerseits in einer Buchse H 7 gleitbar angeordnet 1st ι die an Slock 19 befestigt ist· In den Arm H6 greift ein Vorsprung pn einer Platte H8 ein, die ihrerseits durch ein« Feder H9 nach unten belastet ist, deren oberes End· «Ich gegen «inen Federsitt 61 abstützt· Der Federsitz $1 wird In seiner Stellung durch beliebige geeignete HitteL gehalten, die vorzugsweise verstellbar sind und schenatiseh in Fom einer Schraube 6* dargestellt ist, die in den oberen Block 8t «ingeschraubt ist. Der Block ist nit einer Öffnung SI versehen, damit eine nicht gelt igte Drucknittelquelle von geregelten Druck in das Inner· des »lock· ti «Ingefahrt werden kann. Eine Öffnung SH In 4er Buchse HT stellt eine Verbindung zwischen dem Inneren «es Blocks ,18 und der Bohrung Hl her, so daß Druckmittel von geregelten Druck unmittelbar gegen die Kugel HH wirken kann»

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Reihe von gestapelten Platten 36 mit ihrer Mittelbohrung und mit ihren Umlenkstegen bilden eine Vielzahl von verengten Kanälen· An der Auesenkante der Platten 36 stehen diese Kanäle mit einem im wesentlichen ringförmigen Raum zwischen der Innenseite der Bohrung im Block 32 und der Aussenseite des Blockes 33 in Verbindung· Dieser Kaum kann mit einer äusseren Vorrichtung über einen Ausladkanal 51, der im Block 32 ausgebildet ist, gekuppelt werden«

Im Betrieb wird die Druckmittelquelle mit de» Kanal 3H verbunden, eine Lastvorrichtung mit der öffnung 5J und eine Quelle geregelten Druckes mit der öffnung S3 verbunden« Der Druck des Druckmittel« im Kanal 3H wirkt auf die Unterseite der Pumpen 12, so daß durch die resultierende Kraft sowohl die Kugel 42 al· auch die Kugel HH angehoben wird· Wie im Falle der Au·führung·form nach Fig· I rollen die beiden Kugeln gegeneinander und gegen die Seiten d er verschiedenen Bohrungen. Hierbei ist su erwähnen« da* bei der Aueführungsform nach Fig« 3 keine gesonderten Führungen für die untere Kugel notwendig sind, dft die Kugel .durch die Innenkanten der Platten 31 ange»eisen geführt wird· Die Kugeln H 2 und HH werden so lang« angehoben» bi· die durch das Einlaftdruckmittel und durch den Äegeldruek ausgeübten Kräfte Gleichgewicht herstellen« In diese» 2ur sammenhang ist zu erwähnen, daft die Kugel HI etwa« grOeser als die Kugel H2 ist, so daft die Fläche der Kugel HH₉ auf welche der Regeldruck wirkt, etwa« grOssey als die Fläche der Kugel H2 ist, auf welche der Druck de« E in 1*1 druck-Mittels wirkt. Diese Anordnung relativer Kugelgröste» ist nicht erforderlich, ist jedoch wegen des Bereiches an Regeldrücken, die leicht eraielbar sind, al· iweckeässig zu betrachten. Wenn der Regeldruck «einen Windestwert hat, wird die Kugel 12 angehoben, bis alle Kanäle zwischen den Platten 36 freiliegen, in welcher Stellung das Ventil voll offen ist.

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Ferner ist au erwähnen, das die Feder 19 einen relativ kleinen Anteil der auf die Kugel HU wirkenden Gesamt-. kraft liefert· In der Tat sind die Feder «*9 und da« dieser augeordnete Organ »it der Rolle· 58 genau genommen nicht notwendig, da daa Ventil ohne sie arbeiten kann, Di« Verwendung dieser Teile wird jedoch empfohlen, da diese Teil« die Arbeitsweise de« Ventil« unter bestimmten Qrenabedingungen stabilisieren.

Wie bei der Ausführungsforst nach Fig« 1 ist die Reibung sehr gering» so da* da« Ventil auf sehr klein« Änderungen ist Regel druck anspricht·

In fig· I ist ein erfindungsgemlssee Ventil dargestellt, da« besonders aur Verwendung mit eine« gasförmigen Druck» mittel, wie Wasserdampf, geeignet ist« Di« Darstellung der fig« I ist ebenfalls vereinfacht und schematisch. fiele Teil·» wie Schrauben» Dichtungen u« dgl«, sind der übersichtlicheren Darstellung halbe«· weggelassen. In Ihnliohe» Weise wurden einige Teile al« au« eine» Stück be-Stehend dargestellt, obwohl «ie au· mehr als «ine« Stuck bestehen Wnnen und umgekehrt.

Da« Gehäuse wird durch mehrere Blöcke gebildet» beispielsweise durch «inen mittleren Hock II» der einen Einlasskanal •3» einen Auslalkanal 1$ und lusammen mit einest nach unten gerichteten teil t* einen lingraum Il begrenzt» Der nach unten gerichtet« Teil tu ist mit eine«» ia wesentlichen aylindrisehen öffnung ausgebildet» wie nachfolgend noch naher beschrieben wird« Ferne» ist ein «wischen*lock It vorgesehen» der i» wesentlichen die Form einer dicken Platt« hat und einen aylindriechen Kanal baw. «ine Bohrung 6? auf weist, welch« Platt« an dam Hittelblock Il befestigt ist« Wie gezeigt, ist an dem mittleren Block Il ein unterer Block Il befestigt· Die erwähnten Block« begrensssa

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n «in« Fortsetzung des Einlaikanals 61, der zu dea la wesentlichen zylindrischen Kanal 67 fuhrt·

Auf der Zwischenplatte §6 ist «in Stapel dünner Platten 69 angeordnet» die alt einer Mittelbohrung 71 versehen sind, deren Durch«·seer gleich des der Bohrung 67 und tu dieser gleichachsig ist« Die Platten 18 sind den vorangehend beschriebenen Platten weitgehend ähnlich. Jede ist auf Ihrer einen Seite alt einer Vielzahl von Ualenkstegen ausgebildet und die Platten werden so aiteinander hartverlötet» da* «ie Kanile bilden» weiche von der Mittelbohrung 71 nach au··en zua Eingraua SS fuhren* Der Plattenstapel $· 1st an seiner Unterseite an der Zwischenplatte §6 und an »einer Oberseite an einer dickeren Platte Tt befestigt» welch letztere ebenfalls eine Mitteibehrung aufweist. *

Eine Kugel 7·», die In We »ent liehen den gleichen Durch**»·** wie die Bohrungen ·7 und ti hat» 1st innerhalb dieser Bohrungen angeordnet und ruht in 4er in fig» I gezeigt·« fen* tUsohlieistellung der feile auf eine» unteren Sitz VS auf» der ihre Abwärtsbewegung begrenzt und an der «wischen* platte It befestigt ist· wenn die Kugel 7* auf «ea tits ti auf ruht, wird «ine vollständige Abdichtung erhalte»» Die Mitte «er Kugel ?* befindet sieh In «er SohlieAstellung «es Ventile etwas unterhalb «er ferbladttngsstellt «sr ZwisebenfUtte «I und «er «fluhen Platte II» Wenn «ie K*jei Vü angekobee wird, so daA ei oh Ihre Mitte «twas «berhaib «er efcertte* PUtte «I befindet» liegen «lie Kamtle ftel an« Ut te* Ventil veil «eHffaet.

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grenzt, deren Durchmesser grosser als derjenige der Bohrungen 6 7 und 71 ist und deren Achse mit Bezug auf die Achse der Bohrungen 67 und 71 etwas nach rechts versetzt ist. Eine Kugel 78 von etwa dem gleichen Durchmesser wie die Bohrung 77 ist innerhalb der letzteren und in Anlage an der Kugel 74 angeordnet. Der nach unten gerichtete Teil 64 ist an seinem unteren Ende mit einer Bohrung 81 von erweitertem Durchmesser und unmittelbar darüber mit einem zylindrischen Kanal bzw· einer Bohrung 82 ausgebildet. Letztere hat den gleichen Durchmesser wie die Bohrung 7 7, ist jedoch zu dem Kanal 87 gleichachsig· Innerhalb des Kanals 82 ist eine Kugel 8 3 von etwa dem gleichen Durchmesser vorgesehen, die sich ebenfalls in Anlage an der Kugel 78 befindet· An einem Schlitten 84 sind drei kleine Räder 85 gelagert, welche auf der Oberseite der Kugel 8 3 aufruhen· Die Räder 85 haben vorzugsweise eine Oberfläche, welche einem Teil einer Kugel entspricht, um das Zusammen· wirken mit der Kugel 83 zu erleichtern. Der Schlitten wird von einem Federsitz 86 getragen, gegen welchen sich eine Feder 87 abstützt. Der Federsitz 86 und die Feder 8 7 befinden sich innerhalb einer Kammer 88 und das obere Ende der Feder 87 stützt sich gegen einen Stopfen 89 ab, der am Mittelblock 61 befestigt ist und das obere Ende der Kammer 88 verschließt· Die Oberseite des Stopfens 89 weist eine kleine Eintiefung bzw. Kammer 91 auf, die von einer biegsamen Membran 92 bedeckt ist. Letztere ist mit einer kleinen Stange 93 verbunden, die ihrerseits mit einem konischen Ventil 94 verbunden ist, das in Fig.6 in seiner Schließstellung gegen einen Ventilsitz 95 gezeigt ist, der am Stopfen 89 ausgebildet ist. Eine vom Stopfen 89 nach unten gerichtete Halterung 96 trägt dazu bei, das Ventil 94 bei seiner Aufwärts- und Abwärtsbewegung zu führen.

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Am oberen Teil des Mittelblocks 61 ist ein oberer Block 101 befestigt, der mit einer Kammer 102 geformt ist, die sich unmittelbar oberhalb der Kammer 88 befindet und die Membran 92 umschließt· Innerhalb der Kammer 102 ruht auf der Membran 92 eine Druckplatte 103 auf, gegen welche sich eine Feder 104 abstützt. Das obere Ende dieser Feder stützt sich gegen einen Federsitz 105 ab, dessen Stellung durch eine in den Block 101 eingeschraubte Schraube 106 verstellbar ist. Ein in den Blöcken 101 und 61 geformter Kanal 107 führt vom Einlaßkanal 62 zu einer im Block 101 vorgesehenen Drossel 108, Der Auslaß der Drossel 108 steht mit einem im Block 61 geformten Kanal in Verbindung, der seinerseits mit der Kammer 88 verbunden ist* Ein Kanal 111, der im Block 61 und im Stopfen 89 vorgesehen ist, führt von der Kammer 91 zum Auslaßkanal 63.

Im Betrieb wird Druckmittel dem Einlaßkanal 12 zugeführt, das von unten gegen die Kugel 7«4 drückt und diese anheben will. Anfänglich herrscht in der Auslaßkammer 83 nur atmosphärischer Druck, welcher Druck über den Kanal 111 ,zur Kammer 91 weitergeleitet wird» Di« Feder 10Ί überwindet diesen Druck und drückt die Membran S3 nach unten, wodurch das Ventil 9H geöffnet wird. Etwas Druckmittel aus dem Einlaßkanal 82 fließt durch den Kanal 107, die Drossel 108 und den Kanal 109 zur Kammer 18. Da das Ventil 9H offen ist, fließt dieses Druckmittel durch das Ventil und durch den Raum benachbart der Stange S3, die Kam** 91 und den Kanal 111 zum Auslaßkanal ·3, Der Druck in der Kammer II ist daher Verhältnissessig niedrig und die Kraft des von unten auf die Kugel 74 wirkenden Einlaßdruckmittels hebt alle drei Kugeln an· Druckmittel fließt dann zwischen einem oder mehreren der Hkrttenpaare 69 zu den Ringkanal 65 und zum Auslaßkanal 63. Hierdurch,wird der Druck am Auslaß erhöht, welche Druckerhöhung über den Kanal 111 auf

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die Kammer 91 übertragen wird und das Bestreben hat, die Membran 92 anzuheben und das Ventil 9t zu schlies-8en, wodurch der Druck in der Kammer 88 erhöht wird. Schließlich wird eine Gleichgewichtsstellung erreicht, bei welcher der Druck im Auslaßkanal 63 auf den ge» wünschten Wert stabilisiert wird, welcher Wert durch Verstellen der Sehraube 106 zur Veränderung des durch die Feder 1OH auf die Membran 92 ausgeübten Druckes geregelt werden kann·

" Hierbei ist asu erwähnen, daß bei der Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Kugeln 7H, 78 und 83 kein« gleitende Reibung stattfindet, da die Kugeln rollen· Da die Kugeln 71 und 83 miteinander ausgefluchtet sind, während die Kugel 78 alt Bezug auf die letzteren verlagert ist, hat die Kugel 7t das Bestreben, gegen den linken Teil der Bohrung 71 zu rollen, während die Kugel 78 das Bestreben hat, gegen den rechten Teil der Bohrung 77 zu rollen, und die Kugel 83 das Bestreben, gegen den linken Teil der Bohrung 82 zu rollen·

Aus einer Heine von Gründen hat es sich als vorteilhaft fc erwiesen» in den Dampfventil drei Kugeln an Stell« von

zwei, wie in Fig· 3 dargestellt, zu verwenden· Erstens wird durch; die drei Kugeln ein· zusätzliche Festigkeit erzielt, was bsi der erhöhten Temperatur des Wasserdampf es ein Vorteil ist« Zusätzlich wird durch die Verwendung von drei Kugeln das Lecken aus de» Schaltventil an den Kugeln vorbei verringert·

Ia Zusammenhang mit diesen Lecken ist zu erwähnen, daß ein Raun zwischen dem Block 78 und der Platte 72 bestellt, so daß an der Kugel 78 vorbei leckender Dampf unmittelbar zum Kanal 65 gelangen kann· Dieser Raum ist nicht erforderlich und kann, wenn gewünscht, geschlossen werfer«, Wenn

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er geschlossen werden soll, ist darauf zu achten, daß sichergestellt wird, daß der Raum vollständig geschlossen wird, um zu verhindern, daß durch eine kleine öffnung austretender Dampf ein Geräusch verursacht· Es hat sich jedoch erwiesen, daß es nicht notwendig ist, diesen Raum zu verschlieseen, da die an den Kugeln 83 und 78 vorbei entweichende Dampfmenge nicht ausreicht, eine Störung zu verursachen· Ausserdem findet in der in Fig. 6 dargestellten Schließstellung des Ventils nur ein sehr geringes Lecken an der Kugel 74 vorbei statt, da diese fest gegen ihren Sitz 75 aufruht, welcher Sitz geschliffen werden kann, um eine sehr enge Passung mit der Kugel 74 zu erhalten·

Wenn das Ventil anfänglich geöffnet wird, d.h. bei der anfänglichen Anhebung der Kugel 7t, so daß Druckmittel durch das Ventil fliessen kann, findet der Durchfluß durch das unterste Plattenpaar 69 statt. Wenn ein zusätzlicher Fluß erforderlich ist, treten zusätzliche Plattenpaare in Tätigkeit. Diese Anordnung, bei welcher zusätzliche verhältnismässig kleine Kanäle freigegeben werden, wenn ein zusätzlicher Fluß erforderlich ist, hat zu einem bei allen Durchflußgeschwindigkeiten innerhalb der Kapazität des Ventils sehr ruhigen Arbeiten geführt.

Zu erwähnen ist ferner, daß die Feder 87 eine sehr geringe Kraft gegen die Kugel 83 verglichen mit der Kraft ausübt, die normalerweise durch das Druckmittel innerhalb der Kammer 88 ausgeübt wird· In der Tat würde die beschriebene Vorrichtung ohne die Feder 88 und deren Schlitten 84 arbeiten· Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, diese Teile zu verwenden, da sie die Arbeitsweise des Ventils unter bestimmten extremen Bedingungen stabilisieren· '·

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Obwohl vorangehend bevorzugte Ausführungformen der Erfindung näher beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren. Die Merkmale der Erfindung können auch auf andere Arten von Ventilen, beispielsweise auf Vierwegeventile, angewendet werden.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   ί 1, JStromventil mit einem beweglichen Element zur veränderlichen Beeinflussung eines Druckmittelstroms, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element eine Kugel (17) ist, die auf eine Bewegung in rollender Anlage an einer zweiten Kugel (18) und an einer Führung (22) beschränkt ist·

   2. Stromventil, gekennzeichnet durch eine erste Kugel (17), die innerhalb des Ventils angeordnet und zur veränderlichen Beeinflussung eines Druckmittelstroms beweglich ist, durch

   Mittel (22)^ welche die Bewegungsbahn der Kugel (17) be- - grenzen, und/eine zweite Kugel (18) irixro Ilen der Anlage an der ersten Kugel »«Sie so angeordnet^ daß die Bewegung der ersten Kugel auf eine rollende Bewegung in Anlage an Λ

   der ersten Kugel und an den erwähnten Mitteln begrenzt ist.

   3· Stromventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Mittel (22) so ausgebildet sind, daß sie eine lineare Bewegungsbahn für die erste Kugel (17) begrenzen·

   4". Stromventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet» daß

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   die erste Kugel (17) länge der erwähnten Bahn zwischen einer Schließstellung des Ventils und einer voll offenen Stellung des Ventils beweglich ist·

   5. Stromventil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Element zur Führung der zweiten Kugel (18) zur rollenden Bewegung in einer Bahn, die zur Bewegungsbahn der ersten Kugel (17) parallel, jedoch mit Bezug auf diese verlagert ist.

   6, Stromventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erwähnte Element die Wand einer zylindrischen Bohrung (19) ist, die im Gehäuse für das V en tu. ausgebildet ist.

   7« Stromventil, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, das einen ersten zylindrischen Kanal (35a) begrenzt, zu dessen einem Ende Druckmittel Zutritt erhält,

   welches Gehäuse ferner mit einer erweiterten Kammer geformt ist, in welche das entgegengesetzte Ende des erwähnten Kanals mündet und aus welcher Kammer Druckmittel entnommen werden soll,duroh

   eine erste Kugel <H2) mit einem Durchmesser, der im wesentlichen gleich demjenigen des Kanals (35a) ist, welcher Durchmesser mit der Achse des Kanals zusammenfällt, durch Mittel (36) innerhalb der Kammer aar Führung der Kugel längs einer Bahn in der Weise, daß sich die Mitte Kugel längs der Achse des erwähnten Kanals bewegt, di· Kugel in die Kammer eintritt,

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   BAD ORfGfNAL

   welches Gehäuse so geformt ist, daß es einen zweiten zylindrischen Kanal (Hl) begrenzt, dessen Achse zu der des ersten zylindrischen Kanals (35a) parallel, jedoch mit Bezug auf diese verlagert ist, welcher zweite Kanal in die erwähnte Kammer annähernd entgegengesetzt dem ersten Kanal mündet, durch

   eine zweite Kugel (44), deren Durchmesser im wesentlichen gleich demjenigen des zweiten Kanals (Hl) ist und die auf der Achse desselben in rollender Anlage an der ersten Kugel (42) angeordnet ist und durch Mittel für die Ausübung einer RegsLkraft auf die zweite Kugel in einer solchen Richtung, daß diese in Anlage an der ersten Kugel belastet wird·

   Stromventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (36) zur Führung durch eine Anzahl Platten gebildet werden, von denen jede auf ihrer einen Seite mit einer Vielzahl von Umlenkstegen ausgebildet ist, welche Platten übereinandergeetapelt und mit einer Mittelbohrung versehen sind, welche den gleichen Durchmesser wie der erste zylindrische Kanal (35a) hat, so daß eine Vielzahl von Druckmittelbahnen zwischen benachbarten Platten erhalten werden, die sich von der Mittelbohrung zu den Aussenkanten der Platten erstrecken, welcher Stapel in der erwähnten Kammer benachbart dem anderen Ende des ersten zylindrischen Kanals und gleichachsig zu diesem angeordnet ist, so daß die erste Kugel in Anlage an den Innenkanten der erwähnten Platten (36) rollen kann»

   9. StroMventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

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   die zweite Kugel (44) grosser als die erste Kugel (42) ist.

   10. Stromventil nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Mittel (43) zur Begrenzung der Bewegung der ersten Kugel (42).

   P 11. Stromventil nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen

   ringförmigen Sitz zur Aufnahme der ersten Kugel, wenn sie von der Kammer entfernt angeordnet ist.

   12. Stromventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Ausübung einer Regelkraft durch Hilfskanäle gebildet werden, die im Gehäuse geformt sind und zur Weiterleitung von Druckmittel dienen, um die zweite Kugel (44) in Anlage an der ersten Kugel (42) zu belasten.

   13. Stromventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Kanäle so geformt sind, daß sie den Regeldruck unmittelbar auf die zweite Kugel (44) ausüben.

   14. Stromventil nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Feder (49), welche die zweite Kugel (44) in Anlage an der ersten Kugel (42) belastet.

   1·5. Stromventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

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   das Gehäuse so geformt ist, daß es einen dritten zylindrischen Kanal (82) begrenzt, der zu dem ersten zylindrischen Kanal (71) gleichachsig ist und einen Durchmesser hat, der gleich demjenigen des zweiten zylindrischen Kanals (77) ist und mit dem zweiten Kanal an einer von der Kammer (65) entfernten Stelle in Verbindung steht, welches Ventil eine dritte Kugel (83) besitzt, die im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der dritte zylindrische Kanal (82) hat und in diesem in rollender Anlage an der zweiten Kugel (78) angeordnet ist.

   16. Stromventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichne:, daß die Mittel zur Ausübung einer Regelkraft Hilfskanäle aufweisen, die im Gehäuse geformt sind und dazu dienen, ein Druckmittel zum dritten zylindrischen Kanal (82) zu leiten, um die dritte Kugel (82) in Anlage an der zweiten Kugel (78) zu drücken, die ihrerseits in Anlage an der ersten Kugel (71) belastet wird.

   17. Stromventil nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Feder (87), welche die dritte Kugel (83) in Anlage an der zweiten Kugel (78) belastet.

   18. Ventil zur Regelung eines Druckmittelstroms, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, das so geformt ist, daß es einen Ehlaßkanal (62), einen Auslaßkanal (63) und einen ersten zylindrischen Kanal (71) begrenzt, dessen eines Ende mit dem Einlaßkanal (62) in Verbindung steht, durch eine Anzahl kreisförmiger Platten (69), die je mit einer Mittelbohrung versehen sind und einen Durchmesser haben,

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   der gleich dem des ersten zylindrischen Kanals (71) ist und je mit einer Vielzahl erhabener Umlenkstege auf ihrer einen Seite ausgebildet sind, welche Platten ferner gleichachsig angeordnet und befestigt sind, so daß sie einen Stapel mit einer Mittelbohrung bilden, und eine Vielzahl enger Kanäle zwischen jedem Paar benachbarter Platten für den Druckmitteldurchtritt von der Mittelbohrung radial nach aussen begrenzen, welcher Stapel am Gehäuse so befestigt ist, daß er zu dem erwähnten zylindrischen Kanal (71) gleichachsig und demjenigen Ende desselben benachbart ist, das seiner Verbindungsstelle mit dem Einlaßkanal (62) entgegengesetzt ist, wobei das Gehäuse eine Kammer (65) begrenzt, die mit dem Auslaßkanal (63) und mit dem Umfang des Plattenstapels in Verbindung steht, durch eine erste Kugel (74) mit einem Durchmesser, der im wesentlichen gleich demjenigen des ersten Kanals (71) und der Mittelbohrung ist, in welchen die Kugel beweglich angeordnet ist,

   so daß, wenn die Mitte der Kugel sich innerhalb des ψ ersten Kanals befindet, der Druckmittelstrom im wesentlichen abgeschaltet ist, und wenn die Kugel in die Mittelbohrung bewegt wird, die Kanäle zwischen benachbarten Platten (69) aufeinanderfolgend freigegeben werden, so daß der Druck des hindurchfliessenden Druckmittels allmählich ohne das Entstehen hoher Geschwindigkeiten herabgesetzt wird,

   welches Gehäuse ferner so geformt ist, daß es einen zweiten zylindrischen Kanal (77) begrenzt, dessen Achse zu derjenigen der Mittelbohrung parallel, jedoch mit Bezug auf diese versetzt ist, welcher Kanal benachbart demjenigen Ende der Mittelbohrung angeordnet ist, die

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   dem ersten Kanal (71) abgelegen ist, durch eine zweite Kugel (78), deren Durchmesser im wesentlichen gleich demjenigen des zweiten zylindrischen Kanals (77)ist und die in diesem angeordnet ist und sich in Anlage an der ersten Kugel (74) befindet, und durch

   Mittel zur Ausübung einer Regelkraft auf die zweite Kugel (78) in einer solchen Richtung, daß sie in Anlage an der ersten Kugel (74) belastet ist, so daß, wenn sich die Kugeln unter der Wirkung der Regelkraft und der Kraft bewegen, die auf die erste Kugel durch das Druckmittel im Einlaßkanal (62) ausgeübt wird, die Kugeln längs einander und längs der Wände der zylindrischen Kanäle und Bohrungen rollen.

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