DE2435505C3 - Verfahren und Vorrichtung zum impulsweisen Aufsteuern eines Ventils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum impulsweisen Aufsteuern eines Ventils mit einem in Schließstellung gegen einen Sitz im Ventilgehäuse dichtend anliegenden Verschlußstück sowie ein Ventil zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Bei bekannten Ventilen zur Absperrung eines unter hohem Druck stehenden Fluids ist das Verschlußstück unmittelbar mit einer Steuereinrichtung verbunden, mit deren Hilfe es vom Ventilsitz abgehoben werden kann. Die kleinstmögliche Druckfluidmenge, die bei einem Steuerimpuls durch das Ventil hindurch tritt ist demnach durch die Massenträgheit nicht nur des Verschlußstücks, sondern auch der Steuereinrichtung bestimmt Der zu steuernden Druckfluidmenge sind somit Grenzen nach unten gesetzt die in manchen Fällen, in denen nur minimale Druckfluidmengen benötigt werden, zu hoch liegen. Gleichzeitig sind dabei die zum öffnen des Ventils erforderlichen Betätigungskräfte im Verhältnis zu der zu steuernden Druckfluidmenge unerwünscht groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, daß ein öffnen des Ventils für weitaus kleinere Druckfluidmengen als bei den bekannten Ventilen bei gleichzeitig wesentlich geringeren Betätigungskräften ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Verschlußstück durch Stoßwellen von dem Ventilsitz abgehoben wird, die durch Schläge auf das Ventilgehäuse erzeugt und von diesem auf das Verschlußstück übertragen werden.

Zur Schmierung von Vibrationserzeugern ist es u. a. t>o bereits bekannt, die träge Masse des Verschlußstücks für das öffnen eines einen Schmiermittelkanal absperrenden Ventils zu verwenden. Im Gegensatz zu dem erfindungsgemäßen Verfahren wirken dort jedoch nicht einzelne Stoßwellen auf das Verschlußstück, sondern «". das öffnen erfolgt aufgrund des Beharrungsvermögens des massebehafteten Verschlußstücks gegenüber dem mit dem Vibrationserzeuger starr gekoppelten Ventilgehäuse, dessen oszillierende Eigenbewegung somit Voraussetzung für das Abheben des Verschlußstücks vom Ventilsitz ist

Die Erfindung macht sich demgegenüber das bekannte Prinzip der Stoßwellenübertragung zunutze, nach welchem ein ruhender Körper, nämlich das Ventilgehäuse, in der Lage ist, eine auf seiner einen Seite empfangene Stoßwelle ohne Eigenbewegung an eine gegen seine andere Seite anliegende bewegliche Masse, nämlich das Verschlußglied, abzugeben, das dadurch von seinem Sitz abhebt Es leuchtet ein, daß auf diese Weise ein einzelner Schlag genügt um das Verschlußstück vom Sitz abhebenzulassen, und demzufolge die Häufigkeit und zeitliche Dichte der Schläge nach Belieben zur Bemessung der durch das Ventil freigegebenen Druckfluidmenge geregelt werden können.

Nach einem ersten Merkmai zur vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Schläge in Bewegungsrichtung des Verschlußstücks auf das Ventilgehäuse ausgeübt so daß das Verschlußstück mit jedem Schlag voll von seinem Sitz abheben wird und schnellstmöglich gegen diesen zurückkehren kann.

Ein anderes Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, die Amplitude und/oder die Frequenz der Schläge zur willkürlichen Bemessung der durch das Ventil hindurchtretenden Druckfluidmenge zu steuern.

Ein Ventil zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches voraussetzungsgemäß mit einem in Schließstellung gegen einen Sitz im Ventilgehäuse dichtend anliegenden Verschlußstück ausgestattet ist zeichnet sich in Übereinstimmung mit der Erfindung dadurch aus, daß dem Ventilgehäuse eine Schlageinrichtung oder ein Schläge auf das Ventilgehäuse ausübender Vibrator zugeordnet ist. Eine solche Schlageinrichtung kann elektrisch, pneumatisch, hydraulisch oder auch manuell betätigbar sein.

Um das Verschlußstück nach jedem Impuls in die Verschließstellung gegen den Ventilsitz zurückzubringen, kann eine auf das Verschlußstück wirkende Rückstellfeder vorhanden sein. Da diese jedoch die sich bewegende Masse des Verschlußstücks erhöht, ist es besonders zweckmäßig, wenn das Verschlußstück unter dem Druck des Druckfluids am Ventilsitz anliegt

Die Erfindung hat den besonderen Vorteil, daß keine Dichtungsprobleme an Durchführungen von Steuerorganen durch das Ventilgehäuse auftreten.

Ein Ausführungsbeispiel eines Ventils zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und eines bevorzugten Anwendungsfalls wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Ventil mit einer zugehörigen Schlageinrichtung und

F i g. 2 eine praktische Anwendung von vier solchen Ventilen zur Steuerung eines z. B. der Positionierung eines Bohrauslegers dienenden Kraftzylinder.

Das in F i g. 1 gezeigte Ventil ist ein Zwei-Richtungs-Ventil und hat ein aus zwei Teilen 1 und 2 bestehendes Gehäuse. Jeder Gehäuseteil 1,2 ist mit einem Sitz für ein gemeinsames Verschlußstück 3 ausgebildet, das im Beispielsfall eine Kugel ist. In die Gehäuseteile sind Druckfluidkanäle 4 bzw. 5 eingearbeitet. Am Gehäuseteil 1 ist eine Schlageinrichtung 6 fest angebracht. Diese besteht aus einem Gehäuse 7, einer Grundplatte 8 und einem im Gehäuse 7 hin und hergehend verschieblichen Anker 9, der durch abwechselnd erregbare Spulen 10

und 11 bewegt wird. Der Schaft des Ankers 9 bewegt sich durch eine Bohrung oder Ausnehmung in der Grundplatte 8 und schlägt bei jedem Vorwärtshub gegen die Oberfläche des VentilgehäuseteiLs 1. Eine Anschlußleitung für den Erregerstrom der Spulen 10 und 11 ist mit 13 bezeichnet

Das Ventil arbeitet wie folgt:

Wenn der Kanal 5 an eine Druckfluidquelle angeschlossen und der Kanal 4 mit einem Druckfluidverbraucher verbunden werden,' wird das Verschlußstück 3 durch das Druckfluid gegen den Ventilsitz im Gehäuseteil 1 gedruckt Sobald der Anker 9 einen Schlag gegen die Oberfläche 12 des Gehäuseteils Il ausübt, wird in diesem eine Stoßwelle erzeugt, die sich zum Verschlußstück 3 fortpflanzt Letzteres wird dadurch für einen Augenblick von seinem Sitz abgehoben, so daß ein Druckfluidimpuls durch den Kanal 4 zum Verbraucher gelangen kann. Durch Veränderung der Amplitude und/oder Frequenz deir Schläge kann die durch das Ventil strömende Fluidmenge sehr genau bestimmt werden. Es läßt sich eine praktisch stufenlos veränderbare Einstellung von kleinen Einzelimpulsen bis zu einem praktisch kontinuierlichen Fluidstrom erreichen. Im letzteren Fall werden Impulswellen mit solch einer hohen Frequenz erzeugt, das das Verschlußstück zur Vibration gebracht wird.

Bei plötzlichen Druckanstiegen im Kanal 4, die den Druck im Kanal 5 übersteigen, legt sich das Verschlußstück am Ventilsitz des Gehäuseteils 2 an, wodurch die Funktion eines Rückschlagventils erhalten wird. Wie in F i g. 1 gestrichelt angedeutet kann am Gehäuseteil 2 eine zweite Schlageinrichtung 14 angebracht sein. Mit dieser Anordnung läßt sich eine weitere Vergrößerung der Reaktionsgeschwindigkeit des Ventils erreichen, indem die Schlageinrichtung 14 ihre Schläge zeitlich unmittelbar nach der Schlageinrichtung 6 erteilt Die Schlageinrichtung 14 kann auch zum Betrieb des Ventils benutzt werden, falls das Druckverhältnis zwischen den Kanälen 4 und 5 umgekehrt ist

In Fig.2 ist die Anwendung von vier solchen

Ventilen zur Steuerung eines Kolbens 16 gezeigt der in einem doppelt wirkenden Kraftzylinder 15 verfabrbar ist Die für die Steuerung der Kolbenbewegung erforderlichen vier Ventile 17, 20, 21, 24 sind mit s Schlageinrichtungen 18, 19, 22, 23 entsprechend der Ausbildung des Ventils in F i g. 1 versehen. Im folgenden bedeutet der mit dem höchsten Druck beaufschlagte Kanal den Einlaß des jeweiligen Ventils. Somit ist der Auslaß des Ventils entsprechend seiner Normalstellung ίο geschlossen dargestellt Der Einlaß der beiden Ventile 20 und 21 ist Ober eine Leitung 25 an eine Druckfluidquelle angeschlossen. Der Auslaß des Ventils

20 und der Einlaß des Ventils 24 sind über eine Leitung 16 mit der rechten Arbeitskammer im Zylinder 16 verbunden, während der Auslaß des Ventils 21 und der Einlaß des Ventils 17 über eine Leitung 27 mit der linken Arbeitskammer im Zylinders 16 in Verbindung stehen. Die mit 28 bzw. 29 bezeichneten Auslaßleitungen der Ventile 17 und 24 sind mit einem Vorratsbehälter verbunden oder enden frei. Die Schlageinrichtungen 18 und 19 der Ventile 17,20 werden über eine elektrische Leitung 30 mit Erregerstrom versorgt während die Schlageinrichtungen 22 und 23 der Ventile 21, 24 den Erregerstrom über eine elektrische Leitung 31 erhalten.

Wenn eine kurze Bewegung des Kolbens 16 nach rechts stattfinden soll, läßt man die Schlageinrichtungen 22 und 23 gleichzeitig einen Schlagimpuls auf die Ventile

21 und 24 ausüben. Dadurch hebt das Verschlußstück des Ventils 21 für einen Augenblick von seinem Sitz ab, so daß ein Druckfluidimpuls über die Leitung 27 in die linke Arbeitskammer des Zylinders 16 gelangt Zur gleichen Zeit hebt auch das Verschlußstück des Ventils 24 von seinem Sitz ab, so daß ein Druckfluidimpuls derselben Größe, wie der auf der linken Zylinderseite zugeführte, durch das Ventil 24 und die Leitung 26 abzufließen vermag. Zur Herbeiführung einer entgegengesetzten Bewegung des Kolbens 16 werden die Schlageinrichtungen 18 und 19 betätigt Steuereinrichtungen 32 und 33 dienen dazu, die Amplitude und/oder

Frequenz der Schläge einzustellen. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum impulsweisen Auf steuern eines Ventils mit einem in Schließstellung gegen einen Si tz im Ventilgehäuse dichtend anliegenden Verschlußstück, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück durch Stoßwellen von dem Ventilsitz abgehoben wird, die durch Schläge auf das Ventilgehäuse erzeugt und von diesem auf das Verschlußstück übertragen werden. ι ο

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläge in Bewegungsrichtung des Verschlußstücks auf das Ventilgehäuse ausgeübt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude und/oder die Frequenz der Schläge gesteuert wir±

4. Ventil zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventilgehäuse (1,2) eine Schlageinricihtung (6,14,18,19,22, 23) oder ein Schläge auf das Ventilgehäuse ausübender Vibrator zugeordnet ist

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (3) unter dem Druck des Druckfluids am Ventilsitz anliegt