DE2239527B1

DE2239527B1 - Schnellschlussventil mit druckmittelantrieb

Info

Publication number: DE2239527B1
Application number: DE19722239527
Authority: DE
Inventors: Siegfried Haag Schertier (Schweiz)
Original assignee: VAT AG fuer Vakuum Apparate Technik
Current assignee: VAT Group AG
Priority date: 1971-10-25
Filing date: 1972-08-11
Publication date: 1973-05-03
Also published as: US3785612A; CH546912A; DE2239527C2; DE2239527A1

Description

ORIGINAL INSPECTED

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Deckel 3 ist mittels einer Dichtung 5 am Mantel 2 ab- unten drückt. Eine axiale Bohrung 47, welche durch gedichtet und mittels eines Sprengringes 6 in demselben den Teil 41 des Magnettopfes 38 und dessen Vorsprung festgehalten. Der Unterteil 4 weist einen Flansch 7 45 hindurchgeht, verbindet die Zylinderräume 29 und auf, der mittels einer Dichtung 8 am Mantel 2 abge- 37 miteinander, solange der Kolben 32 sich nicht in der dichtet und mittels eines Sprengringes 9 an demselben 5 dargestellten SchlieClage befindet, also gegen die Kraft festgehalten ist. Der Unterteil 1 weist ferner einen der Feder 46 nach oben verschoben ist.
zylindrischen Mantel 10 von kleinerem Durchmesser Der obere Zylinderraum 37 ist durch eine im Deckel3 als der Mantel 2 auf, der unten mit einem Boden 11 ab- vorgesehene Anschlußöffnung 48 und eine Leitung 49 geschlossen ist. Vom Mantel 10 geht ein seitlicher An- mit einem z. B. elektrisch steuerbaren Entlüftungsschlußstutzen 12 aus und vom Boden 11 ein axialer io ventil 50 verbunden. Ferner ist im Deckel 3 eine Anschlußstutzen 13. An die Stutzen 12 und 13 werden Durchführung 51 für ein zweiadriges elektrisches die Leitungen angeschlossen, die durch das Ventil mit- Kabel 52 vorhanden, welches die Magnetwicklung 39 einander zu verbinden bzw. voneinander zu trennen über einen Schalter 53 mit einer Stromquelle verbindet, sind, z. B. Vakuumleitungen. Das beschriebene Ventil arbeitet wie folgt:

Der die Durchgangsöffnung des Stutzens 13 um- 15 In der dargestellten Schließlage des Schnellschlußgebende Teil des Bodens 11 bildet einen Ventilsitz 14, ventils ist das Entlüftungsventil 50 geschlossen, wähwelcher mit einer Dichtung 15 versehen ist. Auf dem rend der Elektromagnet 19 erregt oder auch abge-Ventilsitz 14 ruht ein in der Schließlage dargestellter schaltet sein kann. Um das Schnellschlußventil zu Ventilteller 16, der mit einem axialen Ventilschaft 17 öffnen, wird das Entlüftungsventil 50 geöffnet und der verbunden ist, an dessen oberem Ende eine Platte ao Elektromagnet 19 durch Schließen des Schalters 53 er-18 aus magnetisierbarem Material angebracht ist, wel- regt. Da die im oberen Zylinderraum 37 enthaltene ehe den Anker eines als Kupplungsmittel dienenden Druckluft durch das Entlüftungsventil 50 in die freie Elektromagneten 19 bildet. Der Ventilschaft 17 geht Atmosphäre entweicht, bewegt die im unteren Zylindurch eine Führungsbuchse 20 hindurch, die an einem derraum 29 befindliche Druckluft den Kolben 32 Zwischenboden 21 vorgesehen ist, welcher mittels 25 nach oben, bis sein Vorsprung 45 am Deckel 3 an-Schrauben 22 am Flansch 7 befestigt und mittels einer schlägt. Dabei nimmt der Elektromagnet 19 die Anker-Dichtung 23 an demselben abgedichtet ist. Der Zwi- platte 18 nach oben mit, so daß über den Schaft 17 schenboden 21 weist auf seiner unteren Seite einen auch der Ventilteller 16 vom Ventilsitz 14 abgehoben Absatz 24 auf, an dem das obere Ende eines Feder- wird. Da der Druckausgleichkanal 36 nun nicht mehr balges 25 befestigt ist. Der Federbalg 25, dessen mitt- 30 oberhalb der Kolbendichtung 34 mit dem Ringraum35 lerer Durchmesser mit D_m bezeichnet ist, ist unten an in Verbindung steht und die axiale Bohrung 47 unten einem Kragen 26 des Ventiltellers 16 befestigt. Zwei durch die Ankerplatte 18 bzw. die Dichtung 42 ab- oder mehr im Zwischenboden 21 vorgesehene Löcher geschlossen ist, bleibt der Kolben 32 in seiner oberen

27 verbinden den vom Federbalg 25 umgebenen Raum Lage stehen, auch wenn nun das Entlüftungsventil 50

28 mit einem oberhalb des Zwischenbodens befindli- 35 wieder geschlossen wird, indem der im unteren Zylinchen unteren Zylinderraum 29. derraum 29 herrschende Überdruck gegenüber der

Der Raum 29 steht über eine im Mantel 2 vorgese- freien Atmosphäre die Kraft der Druckfeder 46 über-

hene Anschlußöffnung 30 mit einer Druckluftleitung31 windet.

in Verbindung und ist oben durch einen in diesem Auf die Ankerplatte 18 wirken folgende Kräfte nach

Mantel 2 verschiebbaren Kolben 32 begrenzt. Der 40 oben:

Kolben 32 besteht aus dem Elektromagneten 19 und _A _{= dje Anziehungskraft des} Elektromagneten 19; einem fest mit demselben verbundenen Ringkörper 33, _ß _{= def jm unteren Zy}i_{inderraum 29} herrschende, der außen mittels einer Dichtung 34 am Mantel 2 ab- _{auf die untere Fläche der Ank latte 18 wir}. gedichtet ist Oberhalb der Dichtung 34 ist zwischen _{kende Dmck der Druckluft}
dem Ringkörper 33 und dem Mantel 2 ein schmaler 45 _{c = der bei vom} Ventilsitz 14 abgehobenem Ventil-Ringraum35 vorhanden. Im Mantel 2 ist ein kleiner _td]er _{u [m} _{Gehäuseuntertei}i _{auf die untere} Druckausgle.chskanal 36 vorgesehen, der bei auf der _{Häche des Venti}i_{tellers 16 wirkende Druc}k im Halteplatte 18 abgestutztem Kolben 32 den unteren Ventilraum
Zylinderraum 29 mit einem unmittelbar über der Dichtung 34 befindlichen Punkt des Ringraumes 35 und 50 Nach unten wirken auf die Ankerplatte 18 folgende somit mit einem oberhalb des Kolbens 32 befindlichen Kräfte:
oberen Zylinderraum 37 verbindet. D = der auf die innen von der Dichtung 42 begrenzte

Der Elektromagnet 19 weist einen Magnettopf 38 Kreisringfläche der Ankerplatte 18 wirkende

von E-formigem Querschnitt auf, in welchem eine Druck d·

Magnetwicklung 39 untergebracht und mit welchem sie 55 _{£ =} _{der auf} '_{die obere Fläche des} Ventiltellers 16

mittels eines aus Vergußmasse bestehenden Abschluß- _wirkende Druck im Inneren des Balges 25, wel-

teils 40 fest verbunden ,st Ein zentraler Teil 41 des _{cher dem Dmck jm Raume 29 lejch ist}
Magnettopfes 38 und der Abschlußteil 40 sind auf der

Ankerplatte 18 und einer auf deren oberen Seite vor- Die vom Federbalg 25 auf den Ventilteller 16 ausgesehenen Ringdichtung 42 abgestützt. Außerhalb einer 60 geübte Kraft ist vernachlässigbar. Ebenso ist auch die die Ringdichtung 42 enthaltenden Nut 43 hat die An- Kraft C bei Ventilen für Vakuumapparaturen verkerplatte 18 einen kleinen Abstand 44 vom Magnet- nachlässigbar. Die Differenz zwischen den Kräften B topf 38. Der mit Di bezeichnete Durchmesser der und D bei geöffnetem Ventil ist eine nach oben ge-Dichtung42 ist kleiner als der Durchmesser D_m des richtete Kraft, welche vom Druck/? innerhalb des Federbalges 25. Der Topfmagnet 38 ist oben mit einem 65 Kreises vom Radius Di auf die untere Fläche der Anzentralen Vorsprung 45 versehen, der zur Führung kerplatte 18 ausgeübt wird und welche etwas kleiner ist eines unteren Teils einer starken Druckfeder 46 dient, als die vom Druck ρ auf den Ventilteller 16 nach unten die sich am Deckel 3 abstützt und den Kolben 32 nach ausgeübte Kraft E, weil Dt etwas kleiner ist als D_m.

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Damit die Ankerplatte 18 am Elektromagnet 19 haften- auf den Ventilteller 16 ausgeübte Kraft auszunutzen,

bleibt, ist somit nur dafür zu sorgen, daß um die Vorspannkraft V zu erzeugen, welche bei Abschaltung des Elektromagneten 19 die Abwärtsbe-

A > ρ . ü ms; _ £)2\ _ γ wegung der Ankerplatte 18 einleitet, kann man auch

4 5 zwischen dem Ventilteller 16 und dem Zwischenboden

ist. 21 eine entsprechend dimensionierte Druckfeder vor-

Da die nach unten gerichtete Vorspannkraft V viel sehen.

kleiner als die Kraft der Feder F gemacht werden kann, Die Variante nach F i g. 2 unterscheidet sich von der genügt schon ein relativ kleiner Elektromagnet 19, Ausführungsform nach F i g. 1 dadurch, daß am obeum eine genügende Anziehungskraft zu erzeugen. Der io ren Ende des Ventilschaftes 17 ein Haltekopf 18 a vorKraft der gespannten Feder 46 muß der Elektromagnet gesehen ist, der nicht als Anker eines Elektromagneten 19 überhaupt nicht entgegenwirken, während beim ausgebildet ist, sondern in der Schließlage des Ventils eingangs erwähnten, bekannten Schnellschlußventil der mittels einer als Kupplungsmittel dienenden Klinke 19 a Elektromagnet zwar nicht mehr, wie bei früheren Ven- am Kolben 32 a festgehalten wird. Auf der oberen Seite tuen, die Schließfeder spannen, sie aber durch den 15 des Haltekopfes 18 a ist wiederum eine Dichtung 42 Anker im gespannten Zustand festhalten mußte. vorgesehen, die in der Schließlage an der unteren Seite Um das Ventil zu schließen, genügt es, den Schalter des Kolbens 32 a anliegt und dadurch eine in letzterem 53 zu öffnen, so daß die Anziehungskraft A des Elektro- vorhandene axiale Bohrung 47 a abschließt. Der magneten 19 verschwindet, und zwar viel rascher als bei Haltekopf 18 a ist oben mit einer zentralen Ausnehden früher notwendigen, größeren Elektromagneten. 20 mung 55 versehen, in welcher ein diametraler Stift 56 Da Dl₁ > DJ ist, bewegt der Druck ρ bzw. die Vor- angeordnet ist, an dem ein dem unteren Ende der Ausspannkraft V die Ankerplatte 18 nach unten, und so- löseklinke 54 vorgesehener Haken 57 angreift. Die bald die Dichtung 42 sich nur sehr wenig vom Ab- Auslöseklinke 19 a ist um einen in der Bohrung 47 a schlußteil 40 des Elektromagneten 19 entfernt hat, angebrachten, diametralen Stift 58 schwenkbar und an wirkt zusätzlich noch eine Kraft as ihrem Ende durch ein Gelenk 59 mit dem freien Ende

eines magnetisierbaren Tauchkolbens 60 verbunden, den eine Druckfeder in der dargestellten Lage hält, so-

p ■ — -Df lange ein Elektromagnet 61, in welchem der Tauchkol-

4 ben 60 verschiebbar ist, nicht erregt ist. Der untere,

30 nicht dargestellte Teil des Ventils ist gleich demjenigen

nach unten; denn nun ist der Druck- auch innerhalb nach F i g. 1.

der Dichtung 42 auf die obere Fläche der Ankerplatte Ferner sind in F i g. 2 für entsprechende Teile die 18 wirksam. Zufolgedessen wird die Ankerplatte 18 gleichen Bezugszeichen verwendet wie in F i g. 1.
schlagartig nach unten bewegt, bis der Ventilteller 16 Das Schnellschlußventil nach F i g. 2 wird ebenfalls auf seinem Sitz 14 die Schließlage erreicht. Nun 35 durch Öffnen des Entlüftungsventils 50 geöffnet, wobei vollzieht sich durch die Bohrung 47 ein Druckausgleich der Druck ρ den Kolben 32 α in die bei 32 a' angedeutete zwischen den Zylinderräumen 29 und 37, so daß die Lage bringt und die Auslöseklinke 54 den Haltekopf Feder 46 den Kolben 32 auf die Ankerplatte 18 18 α festhält. Um das Ventil zu schließen, wird durch hinunterdrücken kann. Wenn die Dichtung 42 wieder Schließen des Schalters 53 der Elektromagnet 19 a erwirksam wird, sorgt dann die Druckausgleichleitung36 40 regt, so daß der Tauchkolben 60 gegen die Kraft der dafür, daß jegliche Druckdifferenz zwischen den Rau- Feder 61 verschoben und somit die Auslöseklinke 54 men 29 und 37 vermieden ist, solange das Schnell- gegen den Uhrzeigerdrehsinn von F i g. 2 verschwenkt schlußventil nicht absichtlich durch Öffnen des Ent- wird. Der Haken 57 läßt somit den Stift 56 los, und da lüftungsventils 50 wieder geöffnet wird. Im geschlosse- wiederum D_m > Di ist, löst sich die Dichtung 42 vom nen Zustand hält die Feder 46 über den Kolben 32 45 Kolben 32 α, worauf sich das Ventil schlagartig schließt, und die Ankerplatte 18 den Ventilteller 16 auf seinem Die Variante nach F i g. 2 hat den Vorteil, daß der Sitz 14 fest. Je nach dem Druck ρ und der Dimensio- Elektromagnet 61 noch kleiner ist als der Elektronierung des Ventils kann eine praktisch vollständige magnet 19 und daß zum Offenhalten des Ventils überDichtheit des Ventilverschlusses schon allein durch haupt kein Strom nötig ist, im Gegensatz zur Ausfühden Druck- erzielt werden oder erst, wenn auch die 50 rungsform nach F i g. 1, in der hierzu der Elektroma-Feder 46 zur Wirkung gekommen ist. Die Bohrung 47 gnet 19 dauernd erregt werden muß.
ist so bemessen, daß sie als Drossel wirkt und damit Es wird noch bemerkt, daß im Falle von F i g. 2 an verhindert, daß die Feder 46 den Kolben 33 schlag- Stelle des Elektromagneten 61 auch andere, z. B. meartig nach unten bewegt. Dieser bewegt sich etwas chanische oder pneumatische Mittel vorgesehen werlangsamer als der Teller 16. 55 den könnten, um die Auslöseklinke 19 a zu verschwen-Statt die Löcher 27 vorzusehen und die vom Druck/? ken und dadurch das Ventil zu schließen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 bindet, wenn der Kolben (32, 32 a) die Schließlage Patentansprüche: erreicht.

1. Schnellschlußventil, mit einem Ventilteller, der

in der Schließlage durch eine Feder auf einen Ven- 5

tilsitz gedrückt wird und über einen Ventilschaft mit
einem Halteorgan verbunden ist, das mittels eines

pneumatisch gegen die Kraft dieser Feder in einem Die Erfindung betrifft ein Schnellschlußventil, mit Zylindermantel verschiebbaren Kolbens in eine einem Ventilteller, der in der Schließlage durch eine Öffnungslage bringbar ist und in derselben durch io Feder auf einen Ventilsitz gedrückt wird und über einen Kupplungsmittel festhaltbar wird, welche zur Ventilschaft mit einem Halteorgan verbunden ist, das Auslösung des Schließvorganges zu lösen sind, mittels eines pneumatisch gegen die Kraft dieser Feder dadurch gekennzeichnet, daß die in einem Zylindermantel verschiebbaren Kolbens in Feder (46) an dem mit den Kupplungsmitteln (19, eine Öffnungslage bringbar ist und in derselben durch 19 a) für das Halteorgan (18,18 a) versehenen KoI- 15 Kupplungsmittel festgehalten wird, welche zur Ausben (32,32 a) angreift, daß das Halteorgan (18,18 a) lösung des Schließvorganges zu lösen sind. Bei einem in der Kupplungslage durch die Kupplungsmittel in der schweizerischen Patentschrift 503 939 vom gegen eine im Vergleich zur Kraft der Feder (46) gleichen Erfinder beschriebenen Schnellschlußventil geringe Vorspannungskraft auf der dem Ventilteller greift die Feder am Ventilteller selbst an und besteht (16) zugekehrten Seite des Kolbens festgehalten 20 das Halteorgan aus einer Ankerplatte, die durch einen wird und mit einem zentralen Teil eine Bohrung gehäusefesten Elektromagneten festgehalten wird, (47, 47 a) dichtend abschließt, welche bei gelösten wenn sie durch den pneumatisch betätigten Kolben an Kupplungsmitteln einen dem Ventilteller zugekehr- denselben, unter Spannung einer ersten, starken Feder, ten Zylinderraum (29), der dauernd an eine Druck- angelegt worden ist. Der Kolben wird dann nach Umgasquelle angeschlossen ist, mit einem vom Ventil- 25 steuerung eines Ventils durch eine zweite, schwache teller abgekehrten Zylinderraum (37) verbindet, Feder in seine Ausgangslage zurückgebracht, so daß der über ein Entlüftungsventil (50) mit der freien bei Abschaltung des Erregerstromes des Elektromagne-Atmosphäre verbindbar ist, um den Kolben samt ten die erste, starke Feder den Kolben nicht zu bedem mit demselben gekuppelten Halteorgan und schleunigen braucht, um das Ventil zu schließen. Der dem Ventilteller in die Öffnungslage zu bringen. 30 Elektromagnet braucht ferner nicht, wie bei früheren

2. Schnellschlußventil nach Anspruch 1, da- Ventilen, bei seiner Erregung die starke Feder zu spandurch gekennzeichnet, daß als Kupplungsmittel ein nen und kann daher wesentlich kleiner gebaut werden einen Teil des Kolbens (32) bildender Elektroma- als bei diesen früheren Ventilen.

gnet (19) vorgesehen ist, der mit einem von einer Dadurch wird auch die Schließzeit verkleinert, die

Ankerplatte (18) gebildeten Halteorgan zusam- 35 sowohl von den zu bewegenden Massen als auch von

menarbeitet. der Induktivität der Magnetwicklung abhängt.

3. Schnellschlußventil nach Anspruch 1, dadurch Die vorliegende Erfindung bezweckt nun ein Ventil gekennzeichnet, daß ein mechanisches Kupplungs- zu schaffen, das sich noch schneller schließen läßt und mittel (19 a) am Kolben (32 a) vorgesehen ist. mit dem noch größere Dichtkräfte zu erreichen sind,

4. Schnellschlußventil nach Anspruch 3, da- 40 indem eine stärkere Schließfeder verwendet werden durch gekennzeichnet, daß eine schwenkbare kann und der Elektromagnet noch weiter verkleinert Klinke (19 a) am Kolben (32 a) vorgesehen ist, die wird oder überhaupt von demselben abgesehen werden in der Kupplungslage einen am Halteorgan (18 a) kann. Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß die vorgesehenen Stift festhält und durch Erregung Feder an dem mit den Kupplungsmitteln für das Halteeines Elektromagneten (61) in eine Lage verschwenk- 45 organ versehenen Kolben angreift; daß das Halteorgan bar ist, in welcher sie diesen Stift losläßt. in der Kupplungslage durch die Kupplungsmittel gegen

5. Schnellschlußventil nach Anspruch 1, dadurch eine im Vergleich zur Kraft der Feder geringeren Vorgekennzeichnet, daß in dem vom Ventilteller (16) Spannkraft auf der dem Ventilteller zugekehrten Seite abgekehrten Zylinderraum (37) eine Druckfeder des Kolbens festgehalten wird und mit einem zentralen (46) zwischen dem Kolben (32, 32a) und einem 50 Teil eine Bohrung dichtend abschließt, welche bei Gehäusedeckel (3) angeordnet ist. gelösten Kupplungsmitteln einen dem Ventilteller zuge-

6. Schnellschlußventil nach Anspruch 1, da- kehrten Zylinderraum, der dauernd an eine Druckgasdurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (17) quelle angeschlossen ist, mit einem vom Ventilteller abdurch einen Zwischenboden (21) des Gehäuses (1) gekehrten Zylinderraum verbindet, der über ein Enthindurchgeführt ist, der mit Löchern (27) ver- 55 lüftungsventil mit der freien Atmosphäre verbindbar sehen ist, welche das Innere eines Federbalges (25), ist, um den Kolben samt dem mit demselben gekuppelder einerseits am Zwischenboden und andererseits ten Halteorgan und dem Ventilteller in die Öffnungsam Ventilteller (16) befestigt ist, mit dem dem lage zu bringen.

Ventilteller zugekehrten Zylinderraum (29) ver- In der Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel des

bindet, und daß der mittlere Durchmesser (D_m) 60 Erfindungsgegenstandes und eine Detailvariante dar-

des Federbalges (X) größer ist als der Durchmesser gestellt.

(Di) einer Ringdichtung (42), die zwischen dem Es zeigt

Kolben (32, 32 a) und dem Halteorgan (18, 18 a) F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein

vorgesehen ist. Schnellschlußventil und

7. Schnellschlußventil nach Anspruch 1, dadurch 65 F i g. 2 die Detailvariante.

gekennzeichnet, daß im Zylindermantel (2) ein Das in F i g. 1 dargestellte Ventil weist ein Gehäuse 1

Druckausgleichskanal (36) vorgesehen ist, der die auf, das sich aus einem zylindrischen Mantel 2, einem

beiden Zylinderräume (29, 37) miteinander ver- Deckel 3 und einem Unterteil 4 zusammensetzt. Der