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Ventil, dessen Bewegung durch das
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abzusperrende Medium bewirkt wird Die Erfindung betrifft ein Ventil,
dessen Bewegung durch das abzusperrende Medium bewirkt wird, mit Steuerung durch
ein vorzugsweise elektromagnetisch betätigtes Hilfsventil. Bei derartigen Ventilen
steht der Raum oberhalb des Verschlußorgans, das eine Membran oder ein Kolben sein
kann, mit der Zuflußseite des Ventils in Verbindung, während durch das Hilfsventil
eine Verbindung dieses Raumes mit der Abflußseite hergestellt werden kann. Die Wirkung
dieser Ventile beruht darauf, daß sich bei geschlossenem Hilfsventil in dem Raum
oberhalb des Verschlußorgans ein dem Leitungsdruck der Zuflußseite entsprechender
Druck aufbaut, wodurch das Ventil aus der Offenstellung in die Schließstellung gebracht
und in dieser festgehalten wird. Die Geschwindigkeit,mit der sich das Ventil schließt,
kann durch Drosselung der Verbindung zwischen der Zuflußseite und dem Raum oberhalb
des Abschlußorganes beeinflußt werden. Da aber die Strömungsgeschwindigkeit mit
der Druckdifferenz zwischen Zu- und Ablauf ebenfalls zunimmt, nimmt auch die Geschwindigkeit,
mit der sich beim Schließen des Ventils das Verschlußorgan bewegt, zu, was zur Folge
hat, daß die Ventile schlagartig schließen, was einen hohen Staudruck auf der Zufluß
seite zur Folge haben kann und bei inkompressiblen Medien, insbesondere bei Wasserleitungen,
zu dem sogenannten Wasserschlag führen kann.
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Seit langem ist es deshalb das Bestreben, die Bewegung des Verschlußorganes
solcher Ventile so zu beeinflussen, aaß die Geschwindigkeit gegen Ende der Schließbewegung
abnimmt, so daß sich das Ventil weich schließt. Es ist bekannt, bei Ventilen, bei
denen der Raum oberhalb des Verschlußorganes mit der Zuflußseite durch eine Bohrung
im Verschlußorgan in Verbindung steht, am Ventilgehäuse einen Stift anzubringen,
der in diese Öffnung derart hineinragt, daß bei Annäherung des Verschlußkörpers
an die Schließstellung der Durchflußquerschnitt der Uberströmöffnung vermindert
wird.
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(DT-PS 976 465) Es ist auch bekannt, bei Membranventilen, bei dellen
sich die Überströmöffnung in der Membran befindet, den Ventilsitz des Hilfsventils
so auszubilden, daß es sich über die Durchströmöffnung hinweg erstreckt, so daß
bei der S:hließL wiegung der Zufluß zur Durchströmöffnung zunehmend gedrosselwira
(DT-PS 1 048 455). Bei diesen bekannten Ventilen ist aber stets Voraussetzung, daß
sich die überströmöffnung, durch die der Raum über dem Verschlußorgan mit dem Zufluß
in Verbindung steht, in dem beweglichen Teil des Ventils befindet.
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Bei den bekannten Ventilen, bei denen der Raum über dem Verschiußorgan
mit der Zuflußseite durch einen Kanal im Ventilgehäuse in Verbindung steht, sind
diese bekannten Mittel nicht anwendbar. Zwar ist bei diesen Ventilen in der Regel
in dem Uberströmkanal eine Drosselstelle vorgesehen, die Drosselung ändert sich
aber nicht während des Öffnens oder Schließens des Ventils.
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Ein Nachteil bekannter Ventile bestand auch darin, daß an der Drosselstelle
des Überströmkanals durch Schmutzteilchen diese verstopft werden konnte, oder durch
Fremdkörper sich ider in die Überströmöffnung eintretende Stift verklemmen konnte,
was zur Folge hatte, daß sich das Ventil nichtnehr vollständig schloß.
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Nach der Erfindung kann erreicht werden, daß sich die Geschwinoigkeit
der Bewegung des Verschlußrgans während des Schließens und Öffnens ändert, und zwar
in einer jeweils gewünschte Welse. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dß
das Verschlußorgan mit einem Hilfskolben verbunden ist, der ich mi der Bewegung
des Verschlußorgans in einem rohrförmigen Körper bewegt, dessen Querschnitt sich
in Bewegung richtung des Hilfskolbens verändert, wobei der Raum oberhalb des Verschlußorgans
mit der Zuflußseite durch den Spalt zwischen dem Hilfskolben und dem rohrförmigen
Körper in Verbindung steht. Dabei kann sich der Querschnitt des rohrförmigen Körper
um eine anfangs rasche und gegen Ende langsame Schließbewegung zu erreichen, in
der Weise ändern, daß er zuerst in Richtung der Bewegung des Hilfskolbens abnimmt
und im letzten Teql der Bewegung des Hilfskolbens, also kurz vor Erreichen der Schließstellung,
konstant ist.Bedieser Formgebung des rohrförmigen Körpers wird erreicht, daß der
Durchflußquerschnitt des Ringspaltes zwischen dem Hilfskolben und dem rohrförmigen
Körper bei Beginn der Schließbewegung groß ist, sich dann bei Annäherung an die
Schließstellung verkleinert und schließlIch im letzten Teil der Schließbewegung
nur noch ein enger Ringspalt verZbleibt. Beim Öffnen des Ventils erfolgt dann die
Bewegung umgekehrt, das Verschlußorgan hebt sich zuerst langsam und dann mit zunehmender
Geschwindigkeit vom Ventilsitz ab. Durch entsprechende Formgebung der Innenseite
des rohrförmigen Körpers kann die Bewegung weitgehend beeinflußt werden. So könnte
beispielsweise der Querschnitt auch so bemessen werden, daß zuerst über einen Teil
der Schließbewegung der Querschnitt des Ringspaltes konstant bleibt und sich dann
mehr oder weniger rasch zu dem schmalen Ringspalt, der den Durchfluß drosselt, verengt.
Es wäre auch, wenn dies in Ausnahmefällen erwünscht ist, möglich, die Geschwindigkeit
des Verschlußorgans in anderer Weise zu ändern, etwa so, daß die Schließbewegung
zuerst langsam und im letzten Teil erst rasch und entsprechend das Öffnen zuerst
rasch und dann langsam erfolgt.
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Um die Gefahr zu vermeiden, daß durch Fremdkörper, die sich zwischen
dem Hilfskörper und dem rohrförmigen Körper einklemmen können, das Schließen des
Ventils verhindert wird, ist der Hilfskolben mit dem Verschlußorgan zweckmäßig so
kraftschlüssig verbunden, wobei dieser Kraftschluß unter der Einwirkung einer elastischen
Kraft steht, daß sich, wenn die Bewegung des Hilfskolbens im rohrförmigen Körper
behindert wird, das Verschlußorgan weiterbewegen kann, wobei sich der Hilfskolben
vom Anschlag am Verschlußorgan abhebt.
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-beissiel Ein
des Gegenstandes der Erfindung ist in den Figuren dargestellt.
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Fig. 1 zeigt das vollständige Ventil im Schnitt, Fig. 2 zeigt vergrößert
den rohrförmigen Körper mit dem Hilfskolben im Schnitt.
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Das Ventil besteht aus dem Ventilkörper 1 mit dem Zuflußstutzen 2
und dem Abflußstutzen 3. Das Verschlußorgan besteht aus einem Ventilteller 4, der
durch eine Membran 5 mit dem Ventilkörper verbunden ist. Der Raum 6 über dem Verschlußorgan
steht durch Bohrungen 7,8, 9 mit der Zuflußseite 2 in Verbindung. Durch weitere
Bohrungen 10, 11 steht dieser Raum mit der Abflußseite 3 in Verbindung und diese
Verbindung kann durch das Hilfsventil 12, das ein Elektromagnetventil sein kann,
verschlossen werden.
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Die Kanäle 7 und 10 münden nicht unmittelbar in den Raum 6 ein, sondern
in einen Stutzen 13 des Ventilkörpers, in dem ein rohrförmiger Körper 14 eingesetzt,
insbesondere einschraubbar und verstellbar eingesetzt ist. Diesen Teil des Ventils
zeigt Fig. 2 in größerem Maßstab. Der rohrförmige Körper ist an der Innenseite so
gestaltet, daß sein lichter Querschnitt vom oberen Ende bis an die Stelle 15 abnimmt.
Dieser Teil muß nicht, wie wie gezeichnet, konisch sein, seine Wand kann auch je
nach dem gewünschten Bewegungsablauf nach einer Kurve verlaufen, etwa
im
oberen Teil zylindrisch und sich gegen die Stelle 15 zu mehr und mehr verengend,
Unterhalb der Stelle 15 ist der Querschnitt konstant, d.h. die Innenwand ist hier
zylindrisch. In dem rohrförmigen Körper 14 bewegt sich der Hilfskolben 16.
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Dieser Hilfskolben bes#itzt einen Zapfen 17 und dieser Zapfen ragt
in einen rohrförmigen Ansatz 18 am Ventilteller hinein und wird durch eine Feder
19 in kraftschlüssiger Verbindung mit dem Ansatz 18 gehalten. Der äußere Durchmesser
des Hilfsauch kolbens 16 ist so groß gewählt, daß,/wenn sich der Hilfskolben durch
den unter dem Punkt 15 liegenden zylindrischen Abschnitt 24 bewegt, zwischen der
Innenwand des rohrförmigen Körpers 14 und dem Kolben 16 noch ein schmaler Ringspalt
zum Durchtritt der Flüssigkeit verbleibt. Am unteren Ende des rohrförmigen Körpers
befindet sich eine Öffnung 20, die ebenfalls größer ist als der Außendurchmesser
des rohrförmigen Ansatzes 18, so daß bei jeder Stellung des Ventiltellers die durch
die Bohrung 7 eintretende Flüssigkeit durch den Ringspalt zwischen dem Hilfskolben
16 und dem rohrförmigen Körper 14 und die Öffnung 20 in den Raum 6 gelangen kann.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, vermindert sich aber der Ringspalt während der Abwärtsbewegung
des Ventiltellers derart, daß am Anfang der Bewegung eine verhältnismäßig große
Flüssigkeitsmenge, am Ende der Bewegung nur noch eine durch den Ringspalt stark
gedrosselte Wassermenge von der Zuflußseite 2 in den Raum 6 gelangen kann. Dadurch
verlangsamt sich die Bewegung des Ventiltellers 4 kurz vor Erreichen der Schließstellung
und es erfolgt das gewünschte langsame und weiche Aufsetzen des Ventiltellers auf
dem Ventilsitz 21.
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Um einstellen zu können, wann diese langsame Bewegung beginnen soll,
ist der rohrförmige Körper 18 zweckmäßig mittels eines Gewindes 22 an seinem Kopf
23 in einer Gewindebohrung des Stutzens 13 verstellbar.
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Sollten sich Fremdkörper beim Schließen des Ventils in den Ring spalt
zwischen dem Hilfskolben 16 und dem rohrförmigen Körper einklemmen, so wird dadurch
die Abwärtsbewegung des Ventiltellers 4 nicht gehemmt, denn der Hilfskolben 16 kann
sich in diesem Fall von dem rohrförmigen Ansatz 18 abheben.
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Der Ventilteller bewegt sich also weiter nach abwärts bis in die Schließstellung,
in diesem Fall allerdings ohne daß seine Bewegung kurz vor Erreichen der Schließstellung
verlangsamt wird. Es ist aber sichergestellt, daß bei einer solchen Störung das
Ventil nicht teilweise offenbleiben kann.
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Bei geöffnetem Ventil fließt praktisch keine Flüssigkeit durch den
Ringspalt und die Öffnung 20, so daß die Gefahr, daß an diesen Stellen sich Schmutz
absetzen könnte, erheblich vermindert ist. Vielmehr erfolgt bei der Öffnungs- und
Schließbewegung eine Selbstreinigung, weil Schmutzteilchen und Fremdkörper, die
sich im Innenraum des rohrförmigen Körpers 14 abgesetzt haben, durch den Hilfskolben
16 entfernt und zur Öffnung 11 gefördert werden.
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Patentansprüche