DE2234556A1 - Ventil zum selbsttaetigen abschalten einer unterdruckquelle von einem oder mehreren stellantrieben - Google Patents

Description

• Ventil zum selbsttätigen Abschalten -einer Unterdruckquelle von einem oder mehreren Stellantrieben.
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil zum slbststätigen Abschalten einer Unterdruckquelle von einem oder mehreren von dieser angesteuerten Stellantrieben, bei dem der Eingangsstutzen und der Ausgangsstutzen in einen durch eine Membran ageschlossenen: Druckraum münden und das Mündungsende des Ausgangsstutzens in einen Ventilsitz übergeht, der durch einen an der Membran sitzenden Ventilteller oder -.ß-egel Sei Beaufschlagen des Druckra?mes mit Unterdruck gegen die Kraft einer Feder verschließbar ist.
• In vielen Unterdrucksteuersystemen sind Stellantriebe yorhanden, die nach einer betätigung über einen längeren Zeitraum in ihrer Arveitsstellung bleiben und'während dieser Zeit über ein Steuerventil mit der Unterdruckquelle verbunden sind.
• Häufig handelt es sich hierbei nicht um einzelne, sondern um mehrere Stellantriebe, die parallel oder in Reihe geschaltet sind. Tritt nun in einem von diesen Stellantrieben ein Ileck auf, so kann es geschehen, daß sich durch den dauernden Druckverlust der Unterdruck im Druckbehälter rasch auf einen Wert erhöht, bei dem der Unterdruckerzeuger zu arbeiten beginnt und, wenn das Leck beträchtlich ist, dauernd in Betrieb bleibt oder zwischen den Betriebszuständen nur kurzzeitig abschaltet. Dies hat einen erhöhten Verschleiß des Unterdruckerzeugers und eine Verringerung des Wirkungsgrades und damit eine beträchtliche Erhöhung der Betriebskosten zur Folge. Um dies zu verhindern, sind daher Maßnahmen erforderlich, die ein selbsttätiges Abschalten der Unterdruckquelle von dem oder den von ihr angesteuerten Stellantrieben spätestens dann vornehmen, wenn ein Leck in einem Stellantrieb oder in den Zuleitungen entsteht.
• Es sind bereits Ventile zum selbsttätigen Abschalten einer Druckauelle von einem oder mehreren Stellantrieben bekannt, bei denen der Eingangsstutzen und der Ausgangsstutzen in einen Druckraum münden, der von einer Membran abgeschlnssen ist. Die Membran, an der der Ventilteller befestigt ist oder die mit dem Ventilteller eine einstückige Einheit bildet, ist mit einer Druckfeder belastet, die den Ventilteller in Richtung auf den Ventilsitz drückt, der an das Mündungsende des Eingangsstutzens angeformt ist. Gibt die Druckquelle einen genügend hohen Druck ab, so befindet sich der Ventilteller in einer bezüglich des Ventilsitzes angehobenen Stellung und der Eingang steht mit dem Ausgang in Verbindung. sobald die Druckquelle aus irgendwelchen Gründen ausfällt, wird der Ventilteller durch die Druckfeder gegen den Ventilsitz gepresst und die Verbindung zwischen 9ingang und Ausgang und damit zwischen pruckquelle und Stellantrieb unterbrochen. Ein solches Ventil eignet sich jedoch nur zum Abschalten einer berdruckquelle von einen oder mehreren Stellantrieben bei einem Ausfall der Überdruckquelle, da bei Auftreten eines Lecks in einem der Stellantriebe oder den Zuleitungen zu diesem bezw. diesen das Ventil nicht betatigt wird.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventil zu schaffen, das spätestens bei Auftreten eines Lecks in dem bezw. den Stellantrieben oder deren Zuleitungen eine diese speisende Unterdruckquelle selbsttätig von diesen abtrennt. Zudem soll ein solches Ventil einen möglichst einfachen Aufbau besitzen, billig sein und ein geringes Bauvolumen aufweisen.
• Diese Aufgabe wird ausgehend von dem eingangs beschriebenen Ventil erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mittel zum zeitverzbgerten Schließen des Ausgangsstutzens nach Beaufschlagen des Druckraumes mit Unterdruck vorgesehen sind.
• Durch einen derartigen Aufbau wird erreicht, daß nach einer durch die Mittel vorgegebenen Zeit nach Beaufsehlagen des Druckraumes und damit des oder der Stellantriebe mit Unterdruck das Ventil schließt und den oder die Stellantriebe von der TJnterdruckquelle a.bschnltet. Dieses Absenalten erfolgt nach jeder Betätigung des oder der Stellantriebe, unabhängig davon, ob ein J.eck in diesen oder deren Zuleitungen vorhanden ist oder nicht. Tritt nun nach dem Abschalten der Unterdruckquelle ein Leck in einem der Stellantrieb oder dessen Zuleitungen auf, so erfolgt zwar gegebenenfalls durch den Druckausgleich eine Rückstellung des bzw. der Stellantriebe, jedoch bleibt die Unterdruckquelle davon unbeelnflusst. Ist andererseits bereits ein Beck vorhanden, wenn decoder die Stellantriebe mit Unterdruck beaufschlagt werden, so tritt bis zum Schließen des Ventils kurzzeitig ein Druckverlust auf, danach jedoch nicht mehr. In 1teiden Pällen ist also der maximal mögliche Druckverlust nicht größer wie bei einem normalen Rückstellvorgang, bei dem die Stellantriebe durch Entlüften ihrer Kammern und der mit diesen verbundenen Zuleitungen zurückgestellt werden.
• Als Mittel zum zeitverzögerten Schließen des Ausgangsstutzens ist am zweckmäßigsten mindestens eine Drossel vorgesehen, die mit Vorteil einstellbar ausgebildet ist, so daß die Größe der Zeitverzögerung den jeweiligen Erfordernissen in weiten Grenzen angepasst werden kann.
• In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Drossel in einer den Druckraum unterteilenden Trennwand und der Ventilteller oder -kegel auf einem die Trennwand axial verschiebbar durchsetzenden Stössel.befestigt. Bei einer derartigen Ausführungsform wird das zeitverzögerte Schließen des Ausgangsstutzens durch den Ventilteller oder den Ventilkegel durch einen durch die Drossel verzögerten Unterdruckaufbau in der durch die Trennwand und die Membran abgeschlossenen Kammer erreicht. Bei einer solchen Ausführungsform ist die Drossel am zweckmäßigsten als Sinterdrossel ausgebildet, die konzentrisch zum Stössel in der Trennwand angeordnet ist. Diese Ausbildung der Drossel bringt den Vorteil mit sich, daß sie zusätzlich zur Führung des Stössels herangezogen und infolgedessen eine esondere Führungsbuchse für den Stössel eingespart werden kann.
• Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn der an den Druckraum angrenzende. Raum über eine Drossel mit der Außenluft in Verbindung steht. Bei dieser Ausführungsform wird das zeitverzögerte Schließen des Ventiltellers oder -kegels durch einen durch die Drossel verzögerten Normaldruckaufbau in den an den Druckraum angrenzenden Raum bewirkt.
• Fin solches Ventil besitzt einen besonders einfachen, bauteilarmen Augbau und hat den Vorteil, daß, wenn eine einstellbare Drossel verwendet wird. was empfehlenswert ist, diese jedereit gut zugänglich und ohne Schwierigkeiten einstellbar ist.
• Nachteilig gegenüber der obligen Ausführungsfprm ist, daß unter Umständen zusätzliche Maßnahmen zum Schutz der Drossel vor einer Verschmutzung ergriffen werden müssen.
• Da zum Rückstellen des Ventiltellers oder -kegels in seine Ausgangslage der über die Drossel oder Drosseln in der Rammer und/oder dem Raum aufgebaute Unterdruck über dieselben rege wieder abgebaut werden muß, erfolgt die Rückstellung mit derselben Zeitverzögerung wie das Schließen des A.usgangsstutzens Dies kann in vielen Anwendlzngsfallen von erheblichem Nachteil sein und zu Schwierigkeiten bei der Ansteuerung der Stellantriebe führen. Dieser Effekt kann jedoch in einfacher Weise dadurch ausgeräumt werden, daß in der Trennwand bezw, in der an die Außenluft angrenzenden Wand des Raumes bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform ein Schnellbelüftungsventil sitzt. Eine weitere Beschleunigung der Rückstellung kann darübexjhinaus dadurch erzielt werden, daß der Ausgangsstutzen eine zweite Mündung aufweist, die durch ein Ventil verschließbar ist, wobei das Ventil bei einem in Richtung vom Ausgangsstutzen zum Eingangsstutzen wirkenden Druckgefälle geschlossen und bei einem Druckgefälle in umgekehrter Richtung geöffnet ist, Damit kann das Ventil über eine zweite Mündung belüftet werden, was insbesondere zu eginn des Rückstellvorganges von Vorteil ist, da in diesem Moment die Hauptinündung des Ausgangsstutzens durch den Ventilteller oder -kegel noch verschlossen oder nur geringfügig geöffnet ist.
• Die Erfindung sei anhand der Zeichnung, die in zum Teil schematischer Darstellung zwei Ausführungsbeispiele enthält, näher erläutert Es zeigen Fig. 1 eine teilgeschnitteneSeitenansicht eines Ventils mit einer durch eine Trennwand unterteilten Druckkammer in vergrößertem Maßstab, Fig, 2 einen Längsschnitt durch ein anderes Ventil in vergrößertem MAßstab und Fig. 3 einen Schaltkreis mit einem Ventil gem. Fig. 1 oder 2.
• Wie aus Fig. 1 hervorgeht, besteht das Ventil aus einem Gehäusehaptteil 1 und einem Gehäusedeckel 2, die durch eine Bördelverbindung aneinander befestigt sind und zwischen denen eine Membran 3 eingespannt ist. Am Boden des aus Kunststoff beste henden Gehäusehauptteils 1 sitzt ein Eingangsstutzen 4 und ein Ausgangsstutzen 5, die beide in den durch die Membran 3 begrenzten Druckraum 5 münden. Der Ausgangsstutzen 5 besitzt eine Hauptmündung 7, die unmittelbar mit.dem Eingangsende des Ausgangsstutzens 5 in Verbindung steht und eine zweite Mündung 8 die über ein Ventil 9 mit dem Eingangsende des Ausgangsstutzens 5 verbunden ist. Das Ventil 9, das einen unter der Kraft einer Feder 10 gegen den als Ventilsitz dienenden Boden des Gehäusehauptteils 1 gedrückten, beweglichen Ventilkörper 11 aufweist, ist bei einem in Richtung vom qu£gangsstutzen 5 zum Eingangsstutzen 4 wirkenden Druckgefälle geschlossen und bei einem Druckgefälle in umgekehrter Richtunggeöffnet. - Die Hauptmündung 7 des Ausgangsstutzens 5 geht in einen Ventilsitz 12 über, der durch einen Ventilteller 13 verschlie9-bar ist. Der Ventilteller 13 ist an einem Ende eines Stässels 14 befestigt, dessen anderes Ende mittels eines Springrings 15 zwischen einer tellerförmigen, an der Membran 3 anliegenden Platte 16 und einer ebenen Platte 17 axial unverschieblich gehalten ist. Die beiden Platten 16 und 17 werden durch eine Druckfeder 18,die sich auf einer in das Gehäusehauptteil eingepressten Trennwand 19 abstützt, gegeneinander und gegen die Membran 3 gedrückt. Infolgedessen wird jede Bewegung der dem bran 7 auf den Sessel 14 und damit auf den Ventilteller 13 übertragen.
• In der Trennwand 19, die den Druckraum 6 in zwei Rammern 6a und 6b unterteilt, sitzt eine ringförmige Sinterdrossel 20 über die die heiden Druckkammern 2 und 6b miteinander in Verbindung stehen. Die Sinterdrossel 20 ist bezüglich ihrer fibmessungen und ihrer tage so augebildet und angeordnet, dsß sie zusätzlich die Führung des Stössels 14 übernehmen kann.
• Zusätzlich zu der Sinterdrossel 20 kann eine weitere, einstellbare Drossel in der Trennwand 19 oder im Gehäusedeckel 2 in der Belüftungsöffnung 21 vorgesehen werden.
• Das Ventil nach Fig. 2 besitzt bezüglich des Gehäuses, der Ein- und Ausgangsstutzen, der Membran und deren Befestigung den gleichen Aufbau wie das zuvor beschriebene Ventil, sodaß hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht. Gleiche Teile sind mit gleichen rezugsziffern versehen.
• Im Gegensatz zu dem vorigen Ventil bildet bei dem Ventil nach Fig. 2 der Ventilteller 13a eine einstückige Einheit mit der Membran 3 und der Ventilsitz 12a ist spitzwinklig ausgebildet und sitz auf einem in den Druckraum 6 ragenden Mündungsstutzen 22. Die Druckfeder 18, die die Membran 3 mit dem Ventilteller 13a im Abstand zum Ventilsitz 12a hält, stützt sich unmittelbar auf dem Boden des Gehäusehauptteils 1 ab. Im Deckel 2 befindet sich eine einstellbare Drossel 23 und ein Schnellbelüftungsventil 24. Die Drossel 23 besteht aus einer Schraube 25 mit einem kegeligen Ansatz 26, der in eine entsprechend ausgebildete Bohrung 27 ragt Die Schraube 25 sitzt in einer an den Deckel 2 angeformten Gewindebuchse 28, die einen längsaxialen Kanal 29 aufweist. Als Schnellbelüftungsventil 24 dient ein gummielastisches Blättchen 30, das eine Öffnung 31 im Deckel 2 abdeckt und in einem Punkt am Deckel 2 befestigt ist.
• Die Wirkungsweise der beiden Ventile wird anhand der Fig. 3 erläutert, die einen Unterdruckschaltkreis mit einer einen Jnterdruc;erzeuger und einen Unterdruckbehälter umassenc:en Unterdruckquelle 32, einem Steuerventil 33 und zwei parallel geschalteten Stellantrieben 34 und 35 zeigt.
• £ur rläuterung der Wirkungsweise sei davon ausgegangen, C? sich das Steuerventil 33 in der Stellung A befindet und infolgedessen das erfindungsgemäße Abschaltventil 36 und die Stellantriebe 34 und 35 über den steuerventilausgang 37 belüftet sind. Der Ventilteller 13 ezw. 13a des Abschaltventils 36 befindet sich also in einer vom Ventilsitz 12 bezw.
• 12a abgehobenen Stellung. Wird nun das Steuerventil 33 in seine Stellung B gebracht, so wird die Unterdruckquelle 32 auf den Eingangsstutzen 4 des Abschaltventils 36 geschaltet und der Druckraum 6a benz. 6 mit Unterdruck beaufschlagt.
• Der Unterdruck gelangt über den husgangsstutzen 5 des Abschaltventils 36 zu den Steuerkammern der Stellantriebe 34 und 35, die infolgedessen evakuiert werden.
• Bei einem Ventil nach Fig. 1 wird gleichzeitig über die Drossel 20 der Druckraum 6b evakuiert, wobei aufgrund der Drossel die Evakuierung langsamer voranschreitet wie bei den Stellantrieben 34 und 35. Der Ventilteller 13 wandert daher langsam in Richtung auf den Ventilsitz 12 und schließt erst dann die Mündung des Ausgangsstutzens 5 ab, wenn sich die Stellantriebe 34 und 35 in ihrer Petriebsstellung befinden. Die Stellantriebe 34 und 35 sind nunmehr von der Unterdruckquelle 32 getrennt, so daß bei Entstehen eines Leckes in diesem Teil des Unterdruckschaltkreises keine Auswirkungen auf den anderen Teil des Unterdruckschaltkreises auftreten. Während des gesamten Stellvorganges ist das Ventil 9 geschlossen.
• Entsprechend wird bei einem Ventil nach Fig. 2 der Druckraum 6 evakuiert, wobei wegen der Drossel ?D nur langsam Außenluft in den Raum 38 gelangt, so daß sich die Membran 3 bezw. der Ventilteller 13a nur langsam nach unten bewegt und erst dann die Mündung des Ausgangsstutzens 5 abschließt, wenn die Stellantriebe 34 und 35 betätigt sind, Uach dem Schließen des Ausgangsstutzens 5 sind die Stellantriebe 74 und 35 wie bei dem Ventil nach Fig. 1 von der Unterdruckquelle 32 abgetrennt. Während des leiten Stellvorgenget sind die Ventile 9 und 24 geschlossen.
• Wird das Steuerventil 33 wieder in seine Stellung A unige schaltet, wird der Raum 6a beim Ventil nach Fig. 1 ezw. der Raum 6 beim Ventil nach Fig. 2 belüftet. Infolgedessen wird der Ventilteller 13 bezw. 13a etwas angehoben und gleichzeitig das Ventil 9 vollständig geöffnet, so daß über diese Wege auch die Stellantriebe 34 und 35 belüftet werden.
• Die Belüftung der Druckkammer 6a beim Ventil nach Fig, 1 hat eine Belüftung der Druckkammer 6b über die Drossel 20 und damit ein weiteres Anheben des Ventiltellers 13 zur Folge. Ist in die Trennwand 19 ein Schnellbelüftungsventil eingebaut, so erfolgt die Belüftung der Druckkammer 6b über dieses Ventil und zwar schneller als über die Drossel 20, so daß auch der Ventilteller schneller in seine M'sgangss;tellung zurückbewegt wird.
• Bei dem Ventil nach Fig. 2 geschieht demgegenüber die Rückstellung der Membran 3 mit dem Ventilteller in ihre Ausgangslage durch den im Druckraum 6 herrschenden Druck, der gleich dem der Außenluft ist, unter gleichzeitiger Öffnung des Schnellbelüftungsventils 24 aufgrund des im Raum 38 beim Hochgehen der Membran 3 entstehenden Überdrucks.
• Nach der Belüftung schließen sich die Ventile 9 und 24 wieder und der Ausgahgszustand.ist wieder erreicht.

Claims (8)

Ansprüche

1. Ventil zum selbsttätigen Abschalten einer Unterdruckquelle von einem oder mehreren von dieser angesteuerten Stellantrieben, bei dem Eingangsstutzen und der Ausgangsstutzen in einen durch eine Membran abgeschlossenen Druckraum münden und das Mündungsende des Ausgangsstutzens In einen Ventilsitz übergeht, der durch einen an der Membran sitzenden Ventilteller oder -kegel bei Beaufschlagen des Druckraumes mit Unterdruck gegen die Kraft einer Feder verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (20,23) zum zeitverzögerten Schließen des Ausgangsstutzens (5) nach Beaufschlagen des Druckraumes (6,6a) mit Unterdruck vorgesehen sind.

2. Ventil nach anspruch t, dadurch ekennzeichnet, daß als Mittel zum eitverzögerten Schließen des Ausgangsstutzens (5) mindestens eine Drossel (2n,23) vorgesehen ist.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daS die Drossel(20) in einer den Druckraum (6) unterteilenden Trennwand (t9) sitzt und der Ventilteller oder -kegel (13) auf einem die Trennwand (19) axial verschiebbar durchsetzenden Stössel (14) befestigt ist,

4. Ventil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine ringförmige Sinterdrossel (20), die konzentrisch zum Stässel (14) in der Trennwand (19) angeordnet ist,

5, Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der an den Druckraum (6) angrenzende Raum (38) über eine Drossel (23) mit der Außenluft in Verbindung steht.

6. Ventil nach Anspruch 2, 3 oder 5, gekennzeichnet durch eine einstellbare Drossel (23).

7, Ventil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trennwand (19) bezw, in der an die Außenluft angrenzenden Wand des Raumes (38) ein Schnellbelüftungsventil (24) sitzt.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsstutzen (5) eine zweite Mündung (B), die durch ein Ventil (9) verschließbar ist, aufweist, wobei das Ventil (9) bei einem in Richtung vom Ausgangsstutzen (5) zum Eingangsstuzen (4) wirkenden Druckgefälle geschlossen und bei einem Druckgefälle in umgekehrter Richtung geoffnet ist.

L e e r s e i t e