DE2229612C3 - Absperrventil mit einem Haupt- und einem Hilfsventil - Google Patents

Description

geordnet ist. wird.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 2° In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist zeichnet, daß das Drosselelement (47) zur BiI- das Drosselelement zur Bildung eines veränderlichen dung eines veränderlichen Drosselquerschnitts Drosselquerschnitts im Strömungsdurchlaß hinter (47 d) im Strömungsdurchlaß hinter dem freier. dem freien Ende der Drucksonde einen ringförmigen Ende der Drucksonde (44) einen ringförmigen Körper auf.

Körper aufweist. 35 Dieser Körper wird über die Drucksonde gescho-

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- ben und von dieser geführt, wobei die Abstützung kennzeichnet, daß in Strömungsrichtung vor der der das Drosselelement spannenden Feder an der Hauptsitzfläche eine Ansenkung (47 b) im Strö- Unterseite des die Drucksonde tragenden und das mungsdurchlaß gebiidet ist, mit welcher das Ventilverschlußstück bildenden Kolbens erfolgen Drosselelement (47) zur Bildung des veränderli- 3° kann. Die Reaktionskraft dieser Feder unterstützt chen Drosselquerschnitts (47 d) zusammenwirkt. dadurch die Öffnungsbewegung des Kolbens bei Betätigung des Ventils.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgc-

sehen, daß in Strömungsrichtung von der Hauptsitz-

35 fläche eine Ansenkung im Strömungsdurchlaß gebildet ist, mit welcher das Drosselelement zur Bildung des veränderlichen Drosselquerschrntts zusammen-

Die Erfindung betrifft ein Absperrventil mit An- wirkt

trieb durch das abzusperrende Druckmittel, das Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung durch eine mit einem Hauptventil verbundene, in den 40 eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zulauf hineinragende Drucksonde in eine Druck- Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt
kammer auf der Rückseite des kolbenförmigen F i g. 1 einen Längsschnitt einer bevorzugten Aus-Hauptventils gelangt und dieses mit dem zulaufenden führungsform des erfindungsgemäßen Ventils,
Druckmittel in Schließrichtung beaufschlagt, das un- F i g. 2 einen dem Schnitt von F i g. 1 entsprechenter Steuerung durch ein Hilfsventil bei Ablauf aus 45 den Schnitt in abweichender Stellung und
der Druckkammer die öffnung des Hauptventils Fig.3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in durch das zulaufende Druckmittel erlaubt. F i g. 2.

Derartige durch den zuströmseitigen Druck gesteu- Das Absperrventil 10 weist ein Gehäuse 11 mit

eile selbstschließende Absperrventile sind bekannt einem Innenraum 12 auf, der seinerseits mit einem

(deutsche Patentschriften 264 980, 582 884 und 5° Auslaß 13 in Verbindung steht. Zum Anschluß des

1 026 589), wobei auch bereits das Hauptventil sol- Auslasses 13 an eine Rohrleitung ist ein Gewinde 14

eher Ventile so ausgebildet wurde, daß bei geöffne- vorgesehen. Im Innenraum 12 ist eine Hülse 15 an-

tem Ventil in Strömungsrichtung vor dem Sitz der geordnet, die einen an eine Außenfläche des Gehau-

Hauptventils-Fläche ein Drosselbe reich mit je nach ses 11 anpreßbaren Ringflansch 16 aufweist. Ein

Öffnungshub unterschiedlichem Strömungsquer- 55 O-Ring 17 bildet eine Dichtung zwischen der Wand

schnitt entsteht (britische Patentschrift 636 363). Es des Innenraums 12 und der Hülse 15.

hat sich gezeigt, daß derartige Ventile innerhalb be- Innerhalb einer Ausnehmung im oberen Abschnitt

silimmter Druckberetche zufriedenstellend arbeiten, der Hülse 15 ist eine Kolbenführung 18 eingesetzt,

daß es jedoch bei Unterschreiten eines gewissen zu- die eine Innenbohrung zur Aufnahme des Kolbens

strömseitigen Mindestdrucks zu Schwierigkeiten be- 60 19 aufweist. Durch eine Ausnehmung in der Hülse

züglich des Schließverhaltens der Ventile kommen 15 wird ein Hohlraum 20 gebildet, der an seiner

kann. Bei relativ geringem zuströmseitigem Druck Oberseite durch eine elastische, am Kolben 19 und

kann hierbei bereits der durch das Öffnen des Ab- der Hülse 15 befestigte Dichtung 21 geschlossen ist.

Sperrventils selbst erzeugte Druckabfall ausreichen, Der untere Teil des Hohlraums 20 hat über einen

um das selbsttätige Schließen des Ventils zu verhin- 65 Durchlaß 22 mit einem Ventilsitz 23 Verbindung,

dem. Der Kolben 19 weist einen den Hohlraum 20 und

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe den Durchlaß 22 durchsetzenden, im Querschnitt

xuerunde, den Anwendungsbereich derartiger Ventile verringerten Abschnitt auf, und im Zylinder 36 ist am

Kolben 19 ^β'·η Hilfsventil 24 befestigt, welches sich «m Ventilsitz 23 anlegen kann. Im Hohlraum 20 ist eine Druckfeder 25 angeordnet, welche den Kolben 19 entlang der Achse 26 in seine (in den Zeichnungen gesehen) oberste Stellung drängt. In der Hülse 15 ist ein Durchlaß 80 gebildet, der eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 20 und dem Auslaß 13 schafft, wodurch der Hohlraum 20 unter vermindertem Druck steht.

Ein Bolzen 27 weist einen Abschnitt 28 verringerten Durchmessers auf, der den Kolben 19 und das Hilfsventil 24 durchsetzt, so daß seine untere Fläche 24 frei in einen Zylinder 36 vortritt. Vom Kolben 19 gehaltene Verriegelungskugeln 30 können sich am Abschnitt 28 des Bolzens 27 anlegen, und eine Ausnehmung 31 ⁱⁿ d^er Kolbenführung 18 kann die Kugeln 30 in seitlich nach außen verschobener Stellung aufnehmen. Diese Anordnung bildet einen Rastmechanismus zum Verriegeln des Kolbens 19, so daß dieser nur zwei Stellungen einnehmen kann.

Ein Druckknopf 33 liegt mit seiner Unterseite auf dem Bolzen 27. Der Druckknopf wird durch eine Druckfeder 34 entlang der Achse 26 nach oben vorgespannt. Zur Befestigung des Druckknopfs 33 auf dem Körper ist eine Schutzkappe 35 auf das Gehäuse 11 aufgeschraubt, welche den Ringflansch 16 zwider Oberfläche des Gehäuses 11 und einer in 35 vorgesehenen Schulter einn£ Hülse 15 weist den inneren Zylinder 36 auf, der mit dem Ventilsitz 23 in Verbindung steht. Im ZvIiSr 36 ist ein Kolben 37 hin- und herverschiebta angeordnet. Eine Topfmanschette 38 bildet die dichte Gleitpassung mit der Wand des Zylinders 36.

Ein unteres Gehäuse 39 ist drehbar im Gehäuse 11 angeöranet und mittels eines Sicherungsringes 41 an ?hm befestigt Ein O-Ring 42 stellt dabei die Abdichgrößten, wenn ein relativ großer Druck herrscht. Auf diese Weise hält das Prosselelement einen vorbestimmten Druckabfall an der Sitzfläche 47 e aufrecht und stellt so am freien Ende der Drucksonde einen Zuströmdruck ein, der groß genug ist, um den Betrieb des Ventils zu ermöglichen. Seine Hauptwirkung liegt also darin, daß es den Zuströmdruck bei geöffnetem Ventil gegen übermäßiges Abfallen sichert. „_o Der Sitz 48 ist an der Oberseite des Gehäuses 39 gebildet und kann mit der Dichtung 48 a in Anlage kommen. Die Dichtung 48 α ist in einer Ausnehmung 48 b in der Unterseite des Kolbens 37 gehaltert. In F i g. 1 ist die Schließstellung und in F i g. 2 die Offnungsstellung gezeigt.

Am Kolben 37 ist unmittelbar oberhalb der Dichtung 48 α eine Ablenkfläche 50 gebildet. Sie liegt in einer normal zur Achse 26 verlaufenden Ebene und soll dem dps Ventil durchströmenden Mengenstrom eine Umlenkung erteilen. Die- hat die als »Coanda«-Effekt bekannte Auswirkung und vermindert die zur Betätigung des Kolbens erforderliche Axialkraft.

Weiter ist auf eine elliptische, in der Wand des Kolben· 37 umlaufende Ablenkfläche 5Ϊ und auf eine Ablenkschulter 51 α am unteren Ende der Hülse 15 hinzuweisen. .

Der Kolben 37 weist eine Ausnehmung 52 aut. m die ein mit einem Durchlaß versehener Stopfen =3 jo eingeschraubt ist, so daß ein teilweise geschlossener Raum 54 entsteht. Ein den Stopfen 53 durchsetzender Durchlaß 55 bestimmten Querschnitts stellt eine Verbindung zwischen dem Raum 54 und dem inneren Abschnitt des Zylinders 36 her. Weiterhin bilden « eine den Ansatz 46 durchsetzende Bohrung 56 und ein Durchlaß 56 a in der Sonde 44 eine Verbindung zwischen dem Einlaß und dem Raum 54. Ein mit sei-

Das Gehluse 39 ist mit einer inneren Bohrung 43 fens 53 kann

mimm werden, indem er gedreht

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Die Drucksonde 44 ist auf einen Ansatz 46 des Kolbens 37 aufgeschraubt und bildet so einen Vorsprung des Kolbens. Das freie Ende der Drucksonde steht dauernd unter Zuströmdruck.

Ein Drosselelement 47 ist lose über den Ansatz geschoben, wobei ein enger, jedoch festliegender Spalt 47 a verbleibt. Dieses Drosselelement ist kegelstumpfförmig und so bemessen, daß es in die Bohmmmm

Drosselventil vorgesehen, welches einen Stopfen 63 aufweist, der mit einer Befestigungsschraube 64 ver-5o schraubt ist, die ihrerseits in einer Bohrung 6- des Gehäuses 39 drehbar und von einem Flansch 66 una einem Sicherungsring 67 gehalten Ut. Die Befestigungsschraube 64 ist durch einen O-Ring 68 im Ge-

den E

an eine Druckflüssigkeitsquelle angeschlossen, so drängt. Die von der Feder 59 ausgeübte Spannkraf daß die Druckflüssigkeit Zutritt zur Bohrung 43 hat ist auch von der Axialstellung des Kolbens 37 abhän und auf den unteren Teil des Drosselelements 47 gig und ist am größten, wenn der Kolben in zurück auftrifft. Die Druckflüssigkeit tritt durch den im gezogener oder am weitesten unten gelegener Stel Querschnitt begrenzten Durchlaß 56 α und die Boh- 5 lung steht, und ist am geringsten, wenn der Kolben ii rung 56 auch in den Raum 54 im Kolben 37. Des- seiner obersten Stellung steht. Bei niedrigem Zu halb strömt durch den Durchlaß 55 auch Druckflüs- strömdruck verschiebt sich daher der Kolben 3' sigkeit in den Zylinder 36 oberhalb des Kolbens 37. nach oben, wenn das Hilfsventil 24 betätigt wird Da das Hilfsventil 24 anfänglich geschlossen ist wodurch die von der Feder 59 ausgeübte Vorspan (Fig. 1), herrscht im Zylinder 36 der gleiche Druck 10 nung verringert wird. Das Hauptventil wird jedocl wie im Raum 54, der Bohrung 56 und der Bohrung nicht einfach geöffnet (was zu einem erheblichen Ab 43 unterhalb des Drosselelements 47. Im mit dem fall des Drucks im Einlaß führen könnte, wobei de Auslaß 13 in Verbindung stehenden Innenraum 12 Druck unterhalb des nötigen Betätigungsdrucks fü herrscht jedoch Auslaßdruck. Da die Querschnitts- den Kolben im Zylinder absinken könnte, wodurcl fläche des Kolbens 37 im Zylinder 36 größer als die 15 das Ventil dauernd in der Öffnungsstellung stehen Sitzfläche ist und da der restliche Abschnitt der Un- bleiben würde), sondern das Drosselelement 47 heb terfläche des Kolbens dem Auslaßdruck ausgesetzt nur geringfügig von der Ventilsitzfläche ab. so dat ist, ist die Axialkraft am Kolben so gerichtet, daß das sich an der Drosselquerschnittsfläche 47 d ein größe Ventil geschlossen und in Schließstellung gehalten rer Druckabfall einstellt, und der Druck an diese wird. »0 Stelle bleibt groß genug, um bei Einwirken im Zylin

Wenn das Ventil geöffnet weiden soll, wird der der 36 den Kolben 37 so zu betätigen, daß das Venti Druckknopf 33 herabgedrückt. Dieser liegt am BoI- schließt.

zen 27, und die konische Fläche auf dem Bolzen Da die Querschnittsfläche des Zylinders 36 er

wirkt wegen der Anlage dieser Fläche an den Kugeln heblich größer als die Querschnittsfläche der Boh und der Anlage der Kugeln an den Wänden der Aus- »5 rung 43 ist, verschiebt die resultierende Kraft, die nehmungen auf den Steuerkolben und verschiebt die- von der relativen Größe der Realctionsflächen abhän sen. Schließlich erreicht der Kolben 19 die in Fig. 2 gig ist, den Kolben 37 in Richtung auf die S'tzfläcrn gezeigte Stellung- und die Kugeln werden seitlich 48, und die Feder 59 hält das Drosseleleme it 47 ir nach außen gedrängt und halten den Kolben 19 in Anlage an der Sitzfläche 48.

der Öffnungsstellung verriegelt fest. Der Zylinder 36 30 Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist so aufge hat dann eine Verbindung zum Auslaß, und es tritt baut, daß das Steuerventil zwischen seiner öffnungs eine Differentialkraft auf, weiche den Kolben 37 und seiner Schließstellung springt. Wenn deshalb nach oben verschiebt. Dies wird durch auf die Unter- eine Ventilbetätigung ausgelöst ist und der Druck seile des Kolbens 37 wirkende dynamische Kräfte knopf 33 herabgedrückt ist, drängt der Bolzen 21 unterstützt, ist jedoch hauptsächlich auf die Wirkung 35 den Kolben 19 durch die Verriegelungswirkung dei der Druckfeder 47 r zurückzuführen, die ihrerseits von dem Kolben 19 gehaltenen Kugeln 30 in die öff auf Kräfte zurückzuführen ist, welche auf das Dros- nungssteliung. Der Kolben 19 öffnet das Hilfsventi selelement 47 einwirken. Das Drosselelement 47 und also durch direkte Einwirkung des Druckknopfs 33 der Kolben 37 sind in einem Zustand der Gegenläu- Wenn der Zeitgeber-Stopfen 53 an der Unterfläcru figkeit, und bei zum Auslaß geöffnetem Zylinder 36 40 29 des Bolzens 27 während des Schließens des Hilfs ist die auftretende Nettokraft nach oben gerichtet. ventils zur Anlage kommt, wird der Bolzen 27 ir

Die Größe der Aufwärtsbewegung ist durch die eine Stellung verschoben, in welcher die Kugeln der Abmessung der Ablaßöffnungen begrenzt, und die Kolben 19 freigeben, so daß derselbe in seine Aus Bewegung dauert so lange an, bis der Stopfen 53 am gangsstellung zurückspringt. Hierdurch wird eir Ende des Bolzens 27 anschlägt und den Verriege- 45 Hämmern oder Schwingen des Ventils infolge un lungseingriff lest. Dann drängt die Druckfeder 25 vollständigen Schließens des Hilfsventil verhindert den Bolzen nach oben und unterbricht den Abfluß. weil kein Zustand auftritt, bei welchem die auf da: Die Dauer dieses Zyklus kann durch gewählte Ein- Steuerventil einwirkenden Kräfte ausgeglichen sind stellung des Stopfens 53 entlang seiner Achse einge- während dieses offen und unverriegelt ist. stellt werden, so daß er den Abfluß früher oder spä- 50 Die Drucksonde 44 steht in die Bohrung 43 vor ter schließt. Der Zyklus wird dann dadurch fortge- so daß sie dauernd an Zuströmdruck angeschiossei setzt, daß der 2!ylinder 36 wieder von der Druckseite ist und von irgendwelchen Druckabfällen in de aus gefüllt wird. Die Geschwindigkeit hierbei wird Nähe des Sitzes 48 nicht in wesentlichem Umfanj von der Größe des Durchlasses 55 bestimmt. Wenn beeinträchtigt wird. Dies ermöglicht die Anwendunj schließlich die Wiederfüllung abgeschlossen ist, ist 55 des Ventils über einen großen Bereich von Zuström der Sitz 48 wieder geschlossen, und das Ventil steht drücken und Durchsatzmengen. Die bemessen« für die nächste Betätigung zur Verfügung. Drosselquerschnittsfläche 47 d stellt darüber hinau:

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt in sicher, daß der zuströmseitige Druck aufrechterhal der Tatsache, «laß das Drosselelement 47 unter der ten wird.

Einwirkung eines Gleichgewichtszustandes steht, der 60 Weiter ist auf die ausgenommene Fläche 51 hinzu sich unter Einwirkung der Federkraft der Druckfeder weisen. Die Strömung hinter dem Sitz 48 wird durcl 59 und der Druckkräfte an der Sitzfläche 48 einstellt. die Ablenkfläche 50 seitwärts gerichtet, und dam Wenn das Ventil betätigt wird, hebt sich, wenn der biegt diese Strömung mit Ausnahme des vom Auslai Zuströmdruck niedrig ist, das Drosselelement nicht 13 umgrenzten Gebiets nach innen in Richtung au so weit von der Hauptsitrfläche 48 ab, wie dies der 65 die Mittelachse um. Die ausgenommene Fläche führ Fall ist, wenn der Zuströmdruck höher ist. Dies be Sand. Verunreinigungen u. dgl. zum Mittelabschnit ruht darauf, daß die Spannung der Feder 59 das der Ausnehmung und deshalb vom Zylinder 36 wee Drosselclcmcnt in Richtung auf seine Sitzfläche Hierdurch wird der Zylinder vor Beschädieuncei

durch die Verunreinigungen geschützt. Darüber hinaus trifft die umgelenkte Strömung bei geöffnetem Ventil mit größerer Kraft auf den unteren Abschnitt der abgenommenen Fläche auf als auf den oberen Abschnitt, und der obere Teil ist teilweise abgeschirmt, lijes führt zu einer vermehrten Abwartskraft, die das Schließen des Ventils unterstützt, was insbesondere bei niedrigen Drücken nützlich ist.

Bezüglich der Umlenkung der Strömung ist weiter auf die Schulter Slid hinzuweisen. Aus noch nicht völlig verständlichen Gründen schien die Umlenkung der Strömung zunächst einige Schwierigkeiten im Augenblick des Ventilschließens zu verursachen. Diese Schulter begrenzt das Ausmaß der Umlenkung, wodurch die erwähnten Probleme gelöst sind.

Das erfindungsgemäße Absperrventil ist im dargestellten Fall so ausgebildet, daß das obere Gehäuse 11 gegenüber dem unteren Gehäuse 39 drehbar ist, so daß Einlaß- und Auslaßteile des Ventils in jede erforderliche Relativstellung zueinander verdreht werden könen und nicht notwendigerweise in derselben Ebene stehen müssen. Dies hat den Vorteil, daß das erfindungsgemäße Ventil im Gegensatz zu bekannten Ventilen, die eine im wesentlichen senkrechte Installation erfordern, in jeder Stellung zuverlässig arbeitet.

Das erfindungsgemäße Ventil kann auf verschiedene Zeit/Durchsatz-Kombiiiation eingestellt werden. Wenn ein Kunde beispielsweise einen großen Durchsatz innerhalb relativ kurzer Zeit fordert, wird der Stopfen 53 in eine relativ »hohe« Stellung in der Nähe der Oberfläche des Kolbens 37 gebracht, so daß er den Stift 27 betätigt, bevor der Kolben seine volle Verschiebung in den Zylinder durchgeführt hat. Auch das Mengenbegrenzungsventil am Einlaß wird so eingestellt, daß der Stopfen 63 so weit wie möglich von der Sitzfläche 71 abgehoben ist. Dadurch ist

ίο ein maximaler Durchsatz am Stopfen 63 möglich, und der Stopfen 53 ertaubt die Betätigung des Ventils innerhalb eines minimalen Zeitabschnitts. Wenn der Kunde andererseits eine relativ lange Zeiteinstcllung, jedoch einen geringen Durchsatz wünscht, wie beispielsewisc bei Pissoirs, kann das Mengenbegrenzungsventil so eingestellt werden, daß der die Sitzfläche 71 durchströmende Durchsatz sehr klein gehalten wird, und der Zeitgeberstopfen 53 wird tief in den Kolben 37 hineingedreht, so daß er nicht eher

ao am Bolzen 27 zur Anlage kommt, ehe der Kolben nicht den größten Teil seines vollen Hubes im Zylinder 36 zurückgelegt hat. Die das Ventil durchströmende Durchsatzmenge kann für jede erforderliche Größe, üblicherweise zwischen etwa 0,24 bis etwa

as 191 eingestellt werden, und entsprechend den unterschiedlichen Anwendungszwecken des Ventils können unterschiedliche Strömungsdauern eingestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

ι 2 durch eine selbsttätige Anpassung an Unterschied-Patentansprüche: liehe Druckverhältnisse — insbesondere auch in dem Bereich niedriger Driieke — zu erweitern.

1. Absperrventil mit Antrieb durch das abzu- Ausgehend von einem Absperrventil der eingangs sperrende Druckmittel, das durch eine mit einem -5 erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß HauptventU verbundene, in den Zulauf hineinra- dadurch gelöst, daß in Strömungsrichtung vor dem gende Drucksonde in eine Druckkammer auf der Hauptventil ein von einer Druckfeder entgegen der Rückseite des kolbenförmigen Hauptventils ge- Strömungsrichtung vorgespanntes Drosselelement langt und dieses mit dem zulaufenden Druckmit- gleitend verschiebbar auf der Drucksonde angeurdtel in Schließrichtung beaufschlagt, das unter io net ist.

Steuerung durch ein Hilfsventil bei Ablauf aus Durch die Federvorspannung des verschiebbaren

der Druckkammer die öffnung des Hauptventils Drosselelements erfolgt eine automatische Anpas-

durch das zulaufende Druckmittel erlaubt, da- sung, an unterschiedliche Druckverhältnisse in dem

durch gekennzeichnet, daß in Strö- Sinne, daß das Drosselelement sich bei hohem Zu-

mungsrichtung vor dem Hauptventil (37) ein von 15 strömdruck auf geringe Drosselwirkung und bei nied-

einer Druckfeder (47 c) entgegen der Strömungs- rigem zuströmseitigen Druck auf höhere Drossehvir-

richtung vorgespanntes Drosselelemenl (47) glei- kumg einstellt, wodurch ein unzulässiger Druckabfall

tend verschiebbar auf der Drucksonde (44) an- auch bei niedrigen Drücken mit Sicherheit vciniicden