DE2205109C3 - Statisches, strömungsmittelbetriebenes Schaltelement - Google Patents

Description

Gegenstand des hauptpatents 20 04 567 ist ein statisches, strömungsmittelbe .iebenes Schaltelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein solches Schaltelement ist aus der französischen Patentschrift 20 52 879 der Anmelderin bekannt. Dort ist die Fläche der öffnung der in die Schaltkammer mündenden Steuerleitung, auf der die Kugel in der Offenstellung des Schaltelements strömungsmitteldicht aufsitzt, nur ca. 5% der Kugeläquatorquerschnittsfiäche. Es hat sich gezeigt, daß bei solchen Schaltelementen die Gesamtschließzeiten, gemessen vom Beginn des Anlegens eines Druckimpulses an die Steueranschlußöffnung bis zum Aufsetzen der Absperrkugel auf der Abfluß öffnung, größer sind als in manchen Fällen zulässig ist.

Die Erfindung bezweckt eine vorteilhafte Weiterbildung des dem Hauptpatent 20 04 567 zugrunde liegenden Erfindungsgedankens.

Dabei liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese genannte Gesamtschließzeit zu verkürzen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs aufgeführten Merkmale.

Dabei ergibt sich folgende Wirkungsweise des derart ausgebildeten Schaltelements. Der Strömungsmitteldruck in den Teilkammern 26 und 28 ist durch die Drosselung zwischen Einsatzkörper 16 und Ausnehmung 12 in den Schaltelementenkörper geringer als der Druck in der Zuflußleitung 34. Des weiteren beschreibt der Druckverlauf an der unteren (gemäß Fig. I) Halbkugelflächc des Schaltkörpers eine Kurve, deren Maximum an den Rändern des Schaltkörpers (Kugeläquator) und deren Minimum über der Abflußöffnung liegt. Damit ist der mittlere Druck an der Halbkugclfläche geringer ;iIs der schon reduzierte Druck am Eingang

der Schallkammer.

Um nun den Schaltkörper (Kugel) zu schalten, muß der Steuerdruck auf einer vorbestimmten Fläche der Kugel, unterstützt durch den Druck von der Teilkammer auf der Steuerseite, den genannten mittleren Druck überwinden. Sobald sich die Kugel dann von ihrer Sitzfläche gelöst hat, findet ein Druckausgleich zwischen der Steuerleitung und der oberen Teilkammer statt, wodurch die Kugel beschleunigt in die die Abflußöffnung sperrende Lage verbracht .vird.

Um nun diesen Schaltvorgang möglichst rasch ablaufen zu lassen, muß die — den wesentlichen Anteil an der Gesamtschaltzeit bildende — Zeit bis zum Druckausgleich verringert werden, und dazu muß die dem Steuerdruck ausgesetzte Kugelfläche möglichst groß sein, wobei aber diesem Bestreben dadurch eine Grenze gesetzt wird, daß bei zu großer Steueröffnung, also bei einem zu steilen Winkel der den Ventilsitz bildenden Ringfläche zwischen Schaltkammerwand und Steueröffnungswand, die Kugel sich festfrißt und dann nicht mehr schaltbar ist.

Durch die Verkürzung der genannten Gesamtschaltzeit des Schaltelements mittels der Maßnahme nach der Erfindung wird eh erheblicher Vorteil erzielt, der einem solchen Schaltelement neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnet und bei bestehenden Anwendungsfällen eine schnellere Schaltfolge erlaubt. *

Die Zeichnung stellt ein Austührungsbeispiel der Erfindung dar.

Es veranschaulicht

Fig. 1 ein Schaltelement in der Offenstellung und
F i g. 2 dieses Schaltelement in der Absperrstellung,
!n dem Schaltelementengehäuse 10 ist innerhalb einer Ausnehmung 12 mit Schulterfläche 14 ein Einsatzkörper 16 eingehängt, dessen Flansch 48 mit radialem und gegenüber der Schulterfläche 14 axialem Spiel über eine Dichtung 20 von einer Deckplatte 18 gehalten ist. Innerhalb des Einsatzkörpers 16 liegt eine zylindrische Schaltkammer 22, die in der gestrichelt eingezeichneten Lage des als Kugel ausgebildeten Schaltkörpers 24 in eine obere Teilkammer 26 und eine untere Teilkammer 28 abgeteilt ist. Zwischen dem Äquator der Kugel und der zylindrischen Schaltkammer 22 besteht ein seitliches Spiel in Gestalt eines Ringspalts q.

Der Ringraum 30 zwischen der zylindrischen Ausnehmung 12 und dem Einsatzkörper 16 ist von der öffnung 32 einer Zuflußleitung 34 angeschnitten, der Boden dieser Ausnehmung weist in seiner Mitte eine öffnung 36 einer Abflußleitung 38 auf, die einen

so Ventilsitz 40 für die Kugel trägt.

Eine Steuerleitung 50 setzt sich als Steuerkammer 44

in dem Einsatzkörper 16 fort und endet in der öffnung 42, die mit einem Ventilsitz 46 für die Kugel versehen ist.

Wenn in der Zuflußleitung 34 der Systemdruck ρ herrscht und gemäß Fig. 1 die Steuerleitung 50 drucklos ist, da deren Vorsteuerventil geschlossen ist. liegt die Kugel am Ventilsitz 46 an. Es besteht eine Strömung von der Zuflußleitung 34 zur Abflußleitung 38, wobei diese an einen Raum geringeren Drucks angeschlossen ist. Der in der unteren Teilkammer 28 herrschende Druck hält die Kugel am Ventilsitz 46 fest.

Wenn jetzt an die Steuerleitung der Druck ρ gelegt wird, hebt sich, wie im vorstehenden dargelegt, die Kugel vom Ventilsitz 46 ab und setzt sich auf den Ventilsitz 40 an der Öffnung 36, wie in F i g. 2 dargestellt ist.

Die günstigsten Gesamtschaltzeiten lassen sich dann

erzielen, wenn die Qucr-.chnittsfläche der Öffnung 42 der Steuerleitung 50 so groß wie möglich gemacht wird, ohne daß eine Verklemmung oder Selbsthemmung der Kugel eintritt. Die Querschnittsfläche des Ventilsitzes 46 kann 30 bis 60% der Kugeläquatorquerschnittsfläche F_K betragen.

In der Fig. 1 ist die Querschnittsfläche der Öffnung 42 mit Fs, bezeichnet, die Kugeläquatorquerschnittsfläche mit Fk und die Querschnittsfläche der öffnung 36 mit F_A.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspnich:

   Statisches, strömungsmittelbetriebenes Schaltelement mit einer an eine Steuerieitung sowie an eine Zufluß- und eine Abflußleitung angeschlossenen kreiszylindrischen Schaltkammer, in welcher ein ausschließlich durch Strömungsmittelbeaufschlagung bewegbarer, kugelförmiger Schaltkörper von der Steuerleitung her in zwei an den Enden der Schaltkammer abliegende Endstellungen verstellbar ist, wobei der mit einem vorbestimmten Spiel in der Schaltkammer beweglich angeordnete kugelförmige Schaltkörper in der einen Endstellung die Abflußleitung abschließt und in der anderen Endstellung an der Steueranschlußöffnung anliegt und der Strömungswiderstand des das Spiel verkörpernden Ringspalts größer ist als der Strömungswiderstand der Steuerleitung, wobei der kugelförmige Schaltkörper in der die Abflußleitung abschließenden Endsust'iing die in den Ringraum zwischen dem das Spie! verkörpernden Ringspalt und dem zugeordnete^rn Ende der Schaltkammer mündende Zuflußleitung offen läßt, nach Patent 20 04 567, dadurch Sekennzeichnet, daß die Fläche (F_Sl) der ffnung (42) der in die Schaltkammer (22) mündenden Steuerleitung (50), auf welcher die Kugel in der Offcnsteiiung des Schaltelements strömungsmilteldicht (Ventilsitz 46) aufsitzt, mindestens 30% der Kugeläquatorquerschnittsfläche (Fk) beträgt.