DE2750631A1

DE2750631A1 - Ventil

Info

Publication number: DE2750631A1
Application number: DE19772750631
Authority: DE
Inventors: Alan Matthew Stone
Original assignee: Sphere Investments Ltd
Current assignee: Sphere Investments Ltd
Priority date: 1976-11-11
Filing date: 1977-11-11
Publication date: 1978-05-24
Also published as: CA1070595A; JPS5360718A; US4210311A; AU3021077A; DE2750631C2; GR63725B; ZA776530B; GB1595925A; SE7712743L

Description

MÖNCHEN L. HAMBURG

Ιβββ MUNCHIN I 11. NOV. 1977

Sphere Investments KyT¹ASiAST

Limited

Nassau / Bahamas

4514-1-10.153

Ihr Zwdwa <

Patentanmeldung

Ventil

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem eine Ventilkamrtier aufweisenden Gehäuse, mit einem in der Kammer angeordneten Ventilsitz, der eine Ventilöffnung umgibt, mit einem in der Kammer in der Richtung auf den Ventilsitz hin- und herbeweglichen Ventilkörper, der diese Kammer in einen Einlaßabschnitt und einen Auslaßabschnitt unterteilt, mit einem mit dem Einlaßabschnitt in Verbindung stehenden Einlaßkanal und mit einem mit dem Auslaßabschnitt in Verbindung stehenden und mit dem Einlaßabschnitt über diese Ventilöffnung verbindbaren Auslaßkanal, wobei der Ventilkörper im geschlossenen Zustand des Ventils mit dem Ventilsitz in Eingriff bringbar ist, um die Verbindung zwischen dem Einlaßabschnit und dem Auslaßkanal über die Ventilöffnung zu unterbrechen.

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Insbesondere betrifft die Erfindung solche Ventile, wie sie zur Steuerung eines Strömungsmittelstrahls veränderlicher Dauer benutzt werden. Solche Ventile werden im allgemeinen bei der Erzsortierung benutzt, weshalb es sich anbietet, die Erfindung nachfolgend im Zusammenhang mit dieser beispielsweisen Anwendung zu beschreiben.

Während der Nutzbarmachung νΌη Erzen ist es oft erwünscht, die Erze in vorgewählte Kategorien zu sortieren. Im allgemeinen wird diese Sortierung dadurch erreicht, daß man die Erzstücke am Ende einer Düse oder von Düsen vorbeiführt, aus denen Strömungsmittelstrahlen kurzer Dauer ausgestoßen werden, um ausgewählte Erzstücke zu entfernen. Es wurde jedoch gefunden, daß die Ventile, welche im allgemeinen zur Steuerung der den Düsen zugeführten Strömungsmittel verfügbar sind, nicht ausreichend rasch auf Steuersignale ansprechen, um es zu gestatten, kleine Stücke individuell aus einem engen Bereich der sich bewegenden Erzstücke zu entfernen. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß das Erz an den Düsen mit relativ hoher Geschwindigkeit vorbeibewegt wird, so daß nur sehr kurze Zeit zur Verfügung steht, um die ausgewählten Erzstücke zu entfernen, so daß eine Verzögerung beim Ansprechen des Ventils Schwierigkeiten bei dieser Betriebsweise zur Folge hat.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Ventil zu schaffen, das eine rasche Ansprechbarkeit aufweist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ventil zu schaffen, das insbesondere für die Anwendung in Erzsortierverfahren geeignet ist, wo Strömungsmittelstrahlen kurzer

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Dauer erforderlich sind, um ausgewählte Erzstücke aus einem engen Bereich sich bewegender Stücke zu entfernen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein relativ preisgünstiges, jedoch wirksames Steuerventil für die Zwecke der Erzsortierung zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem Ventil der eingangs beschriebenen Art darin, daß ein dem Strömungsmitteldruck in dem Einlaßkanal ausgesetzter Teil des Ventilkörpers so angeordnet ist, daß der Einfluß dieses Drucks auf die Bewegung dieses Ventilkörpers im wesentlichen bis auf einen Vorbelastungsdruck ausgeglichen wird, der den Ventilkörper in Richtung .--uif den Ventilsitz drückt und daß eine dem Auslaßkanal zugewandte Oberfläche des Ventilkörpers derart relativ zu einer gegenüberliegenden Fläche des Ventilgehäuses angeordnet ist, das bei geöffnetem Ventil das zwischen diesen Flächen vom Einlaßabschnitt zum Auslaßabschnitt strömende Strömungsmittel einen Abschnitt dieser Ventilkörperoberfläche mit niedrigem Druck erzeugt, wodurch beim Schließen des Ventils die Bewegung des Ventilkörpers in Richtung auf den Ventilsitz erleichtert wird.

Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß in dieser Ventilkörperoberfläche eine ringförmige Ausnehmung ausgebildet ist, daß diese Ausnehmung und die gegenüberliegende Gehäuseoberfläche zwischen sich einen Spalt einschließen, der am Ventilsitz vorbei zum Auslaßkanal strömendes Strömungsmittel aufnimmt und daß diese Ausnehmung derart profiliert ist, daß dieser Spalt von einer dem Ventilsitz benachbarten minimalen Größe stetig bis zu einer maximalen, radial einwärts vom Ventilsitz befindlichen Größe zunimmt. Dies hat bei der Öffnung des Ventils einen Ven-

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turi-Effekt zur Folge, wobei unter hohem Druck stehende Strömungsmittel zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz durch den vorstehend erwähnten Spalt zum Auslaßkanal hindurchströmt. Die Ausnehmung weist vorzugsweise einen V-förmigen Querschnitt auf, dessen radial am weitesten innen liegende Fläche so angeordnet ist, daß das StrömungsmitteL abgelenkt wird, um im allgen.einen in der axialen Richtung der Ventilöffnung zu sLrJmen.

Vorzugsweise ist der Ventilkörper im wesentlichen auf der Auslage i te bei geschlossenem Ventil derart einem Druckausgleich unterworfen, daß der Strömungsmitteldruck im Auslaßkanal im wesentlichen keinen Einfluß auf die Bewegung des Ventilkörpers haL. Insbesondere wird dieser Druck unabhängig von seiner Grösse Μ ie Offnungsbewegung des Ventils nicht bemerkbar behindern. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die bei geschlossenem Ventil dem AuslaßkanaL zugewandten Oberflächenbereiche entsprechend ausgewählt werden.

Für ein Ventil der vorstehend beschriebenen Bauart ist eine elektromagnetische Betätigung wegen des Druckausgleichs besonders zufriedenstellend, aber auch deshalb, weil bei der Erzsortierung der Ventilkörper nur über eine sehr kurze Entfernung bewegt werden muß. Eine solche Anordnung kann elektromagnetische Mittel umfassen, die geeignet sind, bei ihrer Erregung den Ventilkörper gegen den Vorbelastungsdruck vom Ventilsitz abzuheben, um das Ventil zu öffnen, und es im geöffneten Zustand zu halten.

Wenn das elektromagnetische Mittel aberregt wird, wird die kombinierte Wirkung des oben erwähnten, niedrigem Druck ausgesetzten Absdinitts und des Vorbelastungsdrucks den Ventilkörper ge-

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gen den Ventilsitz bewegen, um das Ventil zu schließen.

\^Tach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform können der Ventil körper und das Gehäuse mit miteinander zusammenwirkenden Anschlagschultern versehen sein, wobei die Bewegung des Ventilkörpers vom Ventilsitz weg du:rch die Anlage dieser Anschlagschultern aneinander begrenzt ist. Auf diese Weise kann die Trennung des Ventilkörpers vom Ventilsitz so beschränkt werden, daß die Wirksamkeit des Abschnitts mit niedrigem Druck als ein das Ventil schließender Einfluß aufrechterhalten bleibt, Der Spalt zwischen Ventilkörper und Ventilsitz ist vorzugsweise bei einer maximalen Öffnung des Ventils relativ schmal und nur etwas kleiner als das Spiel, das bei geschlossenem Ventil zwischen dem Anker des elektromagnetischen Mittels und dem benachbarten Ende des Ventilkörpers auftritt. Dieser kleine Öffnungsspalt trägt ebenso zum raschen Ansprechen des Ventils bei, wie das Verhältnis zwischen diesem Spalt und dem Ankerspiel.

Bei einer besonderen Ausführungsform des Ventilkörpers umfaßt dieser eine ringförmige, flexible Membran, die den Ventilkörper umschließend und mit ihrem äußeren Umfang am Gehäuse derart befestigt ist, daß sie von einer Bewegung mit dem Ventilkörper abgehalten ist, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß sich die Membran verformt, um dem Ventilkörper eine Bewegung zu ermöglichen, und daß die Membran eine Trennwand zwischen dem Einlaßabschnitt und dem Auslaßabschnitt bildet.

Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert:

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Es zeigt:

Fig. ] einen halb schematischen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil in geschlossenem Zustand und

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, jedoch bei offener Stellung des Ventils.

Das in der Zeichnung dargestellte Ventil umfaßt ein Gehäuse 10 mit einer darin ausgebildetem Ventilkammer 11. Die Kammer 11 ist vorzugsweise zylindrisch und öffnet sich durch eine Seite des Gehäuses 10 zu einem aus der nachfolgenden Beschreibung verständlichen Zweck. Eine abnehmbare Deckplatte 12 ist innerhalb des offenen Endes der Kammer 11 angeordnet, so daß ein Zugang zu den innerhalb der Kammer 11 angeordneten Ventilbauteilen möglich ist. Das Gehäuse 10 ist außerdem mit einem Einlaßkanal 13 und einem Auslaßkanal 14 versehen, durch welche ein Strömungsmitte] in die Ventilkammer 11 einströmen bzw. aus dieser ausströmen kann.

Innerhalb des Gehäuses 10 ist ein Ventilsitz 15 ausgebildet, wobei bei der gezeigten, bevorzugten Bauart der Ventilsitz auf einem Sitzelement 16 ausgebildet ist, das herausnehmbar innerhalb des Gehäuses 10 gelagert ist. Das Sitzelement 16 umfaßt einen rohrförmigen Abschnitt 17, der lösbar in einem angesenkten Abschnitt 18 des Auslaßkanals 14 angeordnet ist, und einen seitlich vorspringenden ringförmigen Flansch 19, der innerhalb der Ventilkammer 11 angeordnet ist. Der Ventilsitz 15 ist an der Stirnfläche des Flansches 19 vorgesehen und umgeht die Ventilöffnung 21, die durch ein Ende einer sich axial durch das Sitzelement 16 erstreckende Bohrung 22 gebildet wird. Die Bohrung 22 stellt praktisch eine Fortsetzung des Auslaßkanals 14 dar. Der eigentliche Ventilsitz 15 wird vorzugsweise durch einen

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ringförmigen Einsatz aus geeignetem Material gebildet, der an der Außenfläche des Flansches 19 koaxial zur Ventilöffnung 21 angeordnet ist. Es können selbstverständlich auch andere Ventilsitzkonstruktionen angewandt werden, zur Erleichterung der Wartung wird jedoch eine herausnehmbare Konstruktion bevorzugt.

Das Ventil umfaßt weiter einen Ventilkörper 23, der beweglich innerhalb der Ventilkainmer 11 derart angeordnet ist, daß er mil: dem Ventilsitz 15 zusammenwirken kann, um die Strömung zwischen dem Strömungsmitteleinlaßkanal 13 bzw. dem Strömungsmitte laus laßkanal 14 zu steuern. Der Ventilkörper 23 ist im wesentlichen zylindrisch, ist koaxial zum Ventilsitz 15 angeordnet und ist derart gelagert, daß er eine axiale Bewegung in Richtung auf den Ventilsitz 15 und von diesem weg ausführen kann. Bei der gezeigten, bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Ventilkörper 23 ein Schließelement 24, das Scheibenform aufweist und in dessen dem Auslaßkanal 14 zugewandter Oberfläche eine ringförmige Ausnehmung 25 ausgebildet ist. Wie gezeigt, weist die Ausnehmung 25 im wesentlichen V-förmigen Querschnitt auf und die radial am weitesten innen liegende Fläche 26 der Ausnehmung 25 ist so angeordnet, daß sie das Strömungsmittel zu einer Strömung in die Ventilöffnung 21 ablenkt, und zwar im allgemeinen in Achsrichtung der Bohrung 22. Eine im wesentlichen flache, ringförmige, die Ausnehmung 25 umgebende Fläche 25 des Schließelements ist derart angeordnet, daß sie mit dem Ventilsitz 15 zusammenwirken kann.

Um eine wirksame Abdichtung zwischen dem Ventilsitz 15 und dem gezeigten Ventilkörper zu erreichen, ist dieser mit einem federnden O-Ring 28 am äußeren Umfang des Elements 24 versehen.

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Dieser O-Ring 28 wird von einer Umfangsnut 29 derart aufgenommen, daß er im geschlossenen Zustand des Ventils (Fig. 1) mit dem Ventilsitz 15 zusammenwirken kann, wobei in diesem Zustand der Ring 28 dem Strömungsmitteldruck aus dem Einlaßkanal 13 derart ausgesetzt ist, daß er durch diesen Druck gegen den Ventilsitz 15 gepreßt wird.

Der gezeigte Ventilkörper 2 3 umfaßt auch einen Schaft Jl mit einem im Durchmesser verringerten Abschnitt 32, mit welchem das Schließelement 24 durch Gewindeeingriff lösbar verbunden ist. Das Ende des Abschnitts 32 erstreckt sich über die Fläche 33 der Ausnehmung des Schließelements hinaus und ist abgeschrägt, um die Innenfläche 26 der Ausnehmung 25 zu bilden. Der Ventilschaft 31 ist gleitend in einer Führungshülse 34 gelagert, deren eines Ende an der DeckpLatte 12 befestigt ist.

Eine Betätigung des Ventils kann auf verschiedene Weise bewirkt werden, bei der bevorzugten, dargestellten Konstruktion wird ein elektromagnetisches Betätigungselement 35 angewandt. Das elektromagnetische Betätigungselement 35 umfaßt einen magnetisierbaren Anker 36, der von einer Spule 37 umgeben wird, die durch Verbindung mit den Leitungen 40 zu einer elektrischen Energiequelle (nicht gezeigt) erregbar ist. Der Anker 36 ist im wesentlichen koaxial zum Ventilschaft 31 gelagert und liegt an einem Ende der Hülse 34 an oder hat von diesem Ende einen geringen Abstand, derart, daß zwischen dem Anker 36 und dem Schaft 31 ein einen Spalt 38 bildendes Spiel besteht. Bei der gezeigten Konstruktion umfaßt das elektromagnetische Betätigungselement 35 die einzigen Mittel zur Bewegung des Ventilkörpers 23 in die offene Ventilstellung (Fig. 2) weshalb zu diesem Zweck wenigstens ein Abschnitt des Ventilschafts 31 aus

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einem Material gebildet ist, das durch magnetische Wirkung anziehbar ist.

Zum Schutz des elektromagnetischen Betätigungselements 35 kann dieses durch eine Haube 39 abgedeckt sein, die aus einer Hülse bestehen kann, die am einen Ende geschlossen ist und mit ihrem anderen Ende an das Gehäuse 10 angeschlossen ist. um sowohl das Betätigungselement 35 als auch die Führungshülse 34 aufzunehmen. Um eine Abdichtung gegen das Eindringen von Schmutz, Fett und so weiter zu erhalten, kann ein federnder O-Ring 41 als Dichtung zwischen der Haube 39 und dem Ventilgehäuse 10 angeordnet sein.

Um die hauptsächliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, weist die im einzelnen beschriebene Ventilkonstruktion eine Einrichtung auf, die ein rasches Ansprechen ermöglicht. Wie vorstehend erwähnt, wird dies zumindest teilweise dadurch erreicht, daß ein gewisser Druckausgleich über den beweglichen Ventilkörper 23 hinweg stattfindet, insbesondere wenn das Ventil sich in seinem geschlossenen Zustand befindet. Zusätzlich wird zumindest teilweise ein rasches Ansprechen in Schließrichtung erreicht, in dem an der dem Ventilsitz 15 benachbarten Fläche des Ventilkörpers 23 bei geöffnetem Ventil ein Venturi-Effekt erzeugt wird.

Der Ventilkörper 23 unterteilt die Ventilkammer 11 in zwei Abschnitte, die als Einlaßdruckausgleichkammer 42 bzw. als Auslaßdruckausgleichkammer 43 bezeichnet werden können, nachfolgend jedoch einfach als Einlaßabschnitt 42 und Auslaßabschnitt 43 bezeichnet sind. Der Einlaßabschnitt 42 steht mit dem Einlaßkanal 13 und der Auslaßabschnitt 43 mit dem Auslaßkanal 14 in Verbindung, wobei der Auslaßabschnitt 14 mit dem Einlaßabschnitt 42 über die Ventilöffnung 21 verbindbar ist. Bei der gezeigten

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bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Ventilkörper 23 eine ringförmige, flexible Membran 44, die wenigstens einen Teil der Trennwand zwischen den Abschnitten 42 und 43 bildet. Der innere Umfangsabschnitt der Membran 44 ist mit dem Ventilkörper 23 verbunden und zwar beim gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, daß die Membran zwischen das Schließelement 24 und einen Stützring 45 eingeklemmt ist, der gegen eine Schulter 46 des Ventilschaftes 31 gelegt ist. Diese Anordnung ermöglicht eine verhältnismäßig bequeme Herstellung der Elemente des Ventilkörpers sowie einen bequemen Zusammenbau dieser Elemente.

Der äußere Umfangsabschnitt der Membran 44 kann mit dem Gehäuse 10 in jeder geeigneten Weise verbunden sein, um von einer Bewegung zusammen mit dem Ventilkörper 23 abgehalten zu werden. Bei der gezeigten Konstruktion ist der äußere Abschnitt zwischen ein Ringpaar 47 und 48 eingeklemmt, wobei diese Ringe ihrerseits fest zwischen die Deckplatte 12 und das Ventilsitzelement 19 eingefügt sind. Der Klemmring 48 liegt dichtend sowohl an der Umfangsflache der Kammer 11 als auch an der Deckplatte 12 an, um vor einem Lecken des Strömungsmittels zwischen dem Einlaßabschnitt 42 und dem Auslaßabschnitt 43 zu schützen. Der Ring 47 ist mit einer Reihe radialer Kanäle 49 versehen, die eine Verbindung zwischen dem Einlaßkanal 13 und dem Einlaßabschnitt 42 ermöglichen, was jedoch auch auf andere Weise erreicht werden kann.

Eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem Auslaßkanal 14 und dem Auslaßabschnitt 43 wird bei der gezeigten Konstruktion durch einen axialen Kanal 51 im Ventilkörper 23 und

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durch radiale Kanäle 52 erreicht, die den axialen Kanal 51 schneiden. Auf diese Weise stehen der Auslaßabschnitt 43 und der Auslaßkanal 14 in ständiger Verbindung über den Ventilkörper 23. Der Kanal 51 setzt sich vollständig im Ventilkörper 23 fort, so daß der Auslaßkanal 14 ebenso in ständiger Verbindung mit dem Spalt 38 steht.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß bei geschlossenem Ventil der Strömungsmitteldruck im Einlaßkanal 13 auf die dem Einlaßabschnitt 42 zugewandte Seite der Membran 53 drückt und deshalb einen öffnenden Einfluß auf den Ventilkörper 23 ausübt. Dieser Einfluß wird teilweise durch den Druck ausgeglichen, der auch auf eine gegenüberliegende Fläche 54 des Schließelements 24 wirkt. Die wirksamen Flächen dieser Oberflächen 53 und 54 stehen in einem solchen Verhältnis zueinander, daß der E5.nfluß des Einlaßdruckes auf die Bewegung des Ventilkörpers 23 im wesentlichen ausgeglichen wird, wenn das Ventil geschlossen ist. Die wirksame Fläche der Oberfläche 53 ist jedoch etwas größer, als die wirksame Fläche der Oberfläche 54, so daß auf den Ventilkörper 23 in Richtung auf den Ventilsitz 15 ein gewisser Vorbelaseungsdruck wirksam wird, um das Ventil zu schließen. Die "wirksame Fläche" jeder Oberfläche ist jener Teil, der insgesamt beaufschlagten Fläche, gegen welchen sich der Druck auswirken kann, um die Bewegung des Ventilkörpers 23 zu beeinflussen. Im Falle der Membran 44 ist die wirksame Fläche der Oberfläche 53 der beaufschlagte Teil innerhalb des Klemmrings 48.

Der Widerstand gegen ein öffnen des Ventils wird weiter dadurch verringert, daß Teile des Ventilkörpers 23, die dem Strömungsmitteldruck innerhalb des Auslaßkanals 14 ausgesetzt sind, der-

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art angeordnet sind, daß der Auslaßdruck im wesentlichen keinen Einfluß auf die Bewegung des Ventilkörpers hat. Zu diesem Zweck hält dem auf die Oberflächen 26 und 33 des Ventilkörpers einwirkenden Auslaßdruck dieser gleiche Druck das Gleichgewicht, welcher auf diejenige Oberfläche der Membran 44 und des Stützrings 45 drückt, die dem Auslaßabschnitt 43 zugewandt sind, sowie auf die Endfläche 55 des Ventilschachtes 31, die dem Spalt 38 zugewandt ist. Das bedeutet, daß entsprechende Flächen der vorstehend erwähnten Oberflächen in einem derartigen Verhältnis zueinander stehen, daß der Ventilkörper 23 sich bei geschlossenem Ventil auf der Auslaßseite wenigstens nahezu im Druckgleichgewicht befindet. Es ist daraus erkennbar, daß, falls der Rückdruck innerhalb des Auslaßkanals 14 zunimmt, wegen der vorstehend erwähnten Oberflächenverhältnisse das Druckgleichgewicht des Ventilkörpers 23 nicht wesentlich beeinflußt wird.

Um den gewünschten Venturi-Effekt zwischen dem Ventilkörper 23 und dem Ventilsitzelement 16 zu erreichen, ist der maximale Trennungsspalt 56 (Fig. 2) zwischen dem Ventilkörper 23 und dem Ventilsitz 15 verhältnismäßig schmal. Dieser Spalt 56 wird durch das Zusammenwirken einander gegenüberliegender Anschlagflächen 57 und 58 des Stützrings 45 bzw. der Deckplatte 12 bestimmt. In diesem Zusammenhang ist die Tiefe des Spaltes 38 im geschlossenen Zustand des Ventils größer als der maximale Trennungsspalt 56, um eine vollständige Bewegung des Ventilkörpers 23 zu gestatten. Es wird jedoch vorgezogen, daß der Spalt 38 nur geringfügig größer ist, als der Spalt 56, damit das elektromagnetische Betätigungselement 25 im erregten Zustand einen maximalen Einfluß auf den Ventilkörper 23 ausüben kann.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Ventils ist wie folgt. An-

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fänglich, wenn sich das Ventil in seiner in Fig. 1 gezeigten geschlossenen Stellung befindet, wird der Dichtungsring 28 des Ventilschließelements 24 durch die oben erwähnte Druckvorbelastung in dichtende Berührung mit dem Ventilsitz 15 gedrückt. Es ist für die Erfindung bezeichnend, daß keine Federn oder andere mechanische Bauteile angewandt werden, um das Ventil in geschlossener Stellung zu halten. Bei Erregung des elektromagnetischen Betätigungselements 35 wird der Ventilschaft 31 in Richtung auf den elektromagnetischen Anker 36 gezogen und öffnet dadurch das Ventil. Wegen des verhältnismäßig geringen, zum Schließen des Ventils neigenden Druckdifferentials ist der der Öffnungsbewegung des Schließelements 23 entgegenwirkende Widerstand gering, so daß ein rasches öffnen des Ventils auftritt und die Verzögerung zwischen der Erregung und der Öffnungsbewegung unbeachtlich ist, weil der Anker 36 und der Ventilschaft 31 eng benachbart ist.

Während der Öffnungsbewegung des Ventils wird das im Auslaßabschnitt 43 und im Spalt 38 befindliche Strömungsmittel über den Auslaßkanal 14 ausgetrieben, weil an der Ventilöffnung 21 ein Venturi-Effekt auftritt. Das bedeutet, daß, sobald das einströmende Strömungsmittel durch den Trennungsspalt 56 (Fig. 2) des Ventils entweicht, dieses Strömungsmittel durch die abgeschrägte Oberfläche 26 des Ventilschaftabschnittes 32 abgelenkt wird, derart, daß ein Druckabfall innerhalb des Ventilschaftkanals 51 auftritt. Auch in der Ausnehmung 25 des Schließelements 24 tritt ein Venturi-Effekt auf, wodurch die Neigung besteht, dieses Element in eine der geschlossenen Ventilstellung entsprechende Position zu ziehen, wobei jedoch das elektromagnetische Betätigungselement 35 dieser Schließbewegung entgegenwirkt.

Wenn das Schließen des Ventils gewünscht wird, wird der Elektro-

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2ο

magnet aberregt und der Ventilkörper 23 durch die kombinierte

Wirkung des Niederdruckbereichs in der Ausnehmung 25 und der

Druckvorbelastung zwischen den Flächen 53 und 54 rasch gegen den Ventilsitz 15 bewegt.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird ersichtlich, daß ein erfindungsgemäßes Ventil den Vorteil hat, daß der Ventilkörper im Vergleich zu bisher bekannten Ventilen rasch anspricht. Es ergibt sich daraus, daß das Ventil eine genauere Steuerung des Strömungsmittelflusses ermöglicht, als bisher bekannte Ventile und daß es deshalb insbesondere für die Anwendung bei der Sortierung von Erzen geeignet ist. Bei dieser besonderen Anwendung sind im allgemeinen Strömungsmittelstrahlen mit hohem Druck und kurzer Dauer erforderlich, so daß das elektromagnetische Betätigungselement wünschenswerterweise durch einen Impuls entsprechend kurzer Dauer erregt wird. Das rasche Ansprechen des erfindungsgemäßen Ventils gestattet es, die Dauer des Düsenstrahls durch Impulsregulierung präzise zu steuern und auch den Startzeitpunkt des Düsenstrahls genau zu steuern, was beim Sortieren von Erzen ein sehr bedeutsamer Vorteil sein kann. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ventils besteht darin, daß die rasche Ansprechbarkeit durch verhältnismäßig einfache konstruktive Mittel erreicht wird. Dadurch werden minimale Kosten für Herstellung und Wartung erforderlich.

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Claims

Schutzansprüche:

.1 Ventil mit einem eine Ventilkammer aufweisenden Gehäuse, mit einem in der Kammer angeordneten Ventilsitz, der eine Ventilöffnung umgibt, mit einem in der Kammer in Richtung auf den Ventilsitz hin- und herbeweglichen Ventilkörper, der diese Kammer in einen Einlaßabschnitt und einen Auslaßabschnitt unterteilt, mit einem mit dem Einlaßabschnitt in Verbindung stehenden Einlaßkanal und mit einem mit derc Auslaßabschnitt in Verbindung stehenden und mit dem Einlaßabschnitt über diese Ventilöffnung verbindbaren Auslaßkanal, wobei der Ventilkörper im geschlossenen Zustand des Ventils mit dem Ventilsitz in Eingriff bringbar ist, um die Verbindung zwischen dem Einlaßabschnitt und dem Auslaßkanal über die Ventilöffnung zu unterbrechen, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Strömungsmitteldruck in dem Einlaßkanal (13) ausgesetzter Teil des Ventilkörpers (23) so angeordnet ist, daß der Einfluß dieses Drucks auf die bewegung dieses Ventilkörpers im wesentlichen bis auf einen Vorbelastungsdruck ausgeglichen wird, der den Ventilkörper in Richtung auf den Ventilsitz (15) drückt und daß eine dem Auslaßkanal (14) zugewandte Oberfläche (33) des Ventilkörpers (23) derart relativ zu einer gegenüberliegenden Fläche des Ventilgehäuses (10) angeordnet ist, daß bei geöffnetem Ventil das zwischen diesen Flächen vom Einlaßabschnitt (42) zum Auslaßabschnitt (44) strömende Strömungsmittel einen Abschnitt dieser Ventilkörperoberfläche mit niedrigem Druck erzeugt, wodurch beim Schlies· sen des Ventils die Bewegung des Ventilkörpers in Richtung auf den Ventilsitz erleichtert wird.

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2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dieser Ventilkörperoberfläche (33) eine ringförmige Ausnehmung (25) ausgebildet ist, daß diese Ausnehmung und die gegenüberliegende Gehäuseoberfläche zwischen sich einen Spalt einschließen, der am Ventilsitz (15) vorbei zum Auslaßkanal (14) strömendes Strömungsmittel aufnimmt, und daß diese Ausnehmung (25) derart profiliert ist, daß dieser Spalt von einer dem Ventilsitz benachbarten minimalen Größe stetig bis zu einer maximalen, radial einwärts vom Ventilsitz befindlichen Größe zunimmt.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (25) im wesentlichen einen V-förmigen Querschnitt aufweist, dessen radial am weitesten innen liegende Fläche (26) so angeordnet ist, daß das Strömungsmittel abgelenkt wird, um im allgemeinen in der axialen Richtung der Ventilöffnung (21) zu strömen.
4. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Strömungsmitteldruck im Auslaßkanal (14) ausgesetzte Teil des Ventilkörpers (23) so angeordnet ist, daß bei geschlossenem Ventil dieser Druck keinen Einfluß auf die Ventilkörperbewegung ausnimmt.
5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es elektromagnetische Mittel (35) umfaßt, die geeignet sind, bei ihrer Erregung den Ventilkörper (23) gegen den Vorbelastungsdruck vom Ventilsitz (15) abzuheben, um das Ventil zu öffnen und es im geöffneten Zustand zu halten.

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6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierte Wirkung des niedrigem Druck ausgesetzten Abschnitts und des Vorbelastungsdrucks bei Aberregung des elektromagnetischen Mittels (35) den Ventilkörper (23) gegen den Ventilsitz (15) bewegt und dadurch das Ventil schließt.
7. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (23) und das Gehäuse (10) mit miteinander zusammenwirkenden Anschlagschultern (57, 58) versehen sind, und daß die Bewegung des Ventilkörpers (23) vom Ventilsitz (15) weg durch die Anlage dieser Anschlagschultern aneinander begrenzt ist.
8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei aneinander anliegenden Anschlagschultern (57, 58) zwischen dem Ventilsitz (15) und der ihm zugeordneten Oberfläche des Ventilkörpers (23) ein enger Spalt (56) besteht, und daß bei einer Berührung des Ventilkörpers (23) und des Ventilsitzes (15) zwischen einem Anker (36) des elektromagnetischen Mittels (35) und einer benachbarten Oberfläche (55) des Ventilkörpers (23) ein Spalt besteht, welcher nur geringfügig breiter ist, als der Spalt zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz.
9. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (23) eine flexible Membran (44) umfaßt, die an einem Teil (31, 32) des Ventilkörpers diesen umschließend befestigt ist und mit ihrem äußeren Umfang am Gehäuse (10) derart befestigt ist, daß sie von einer Bewegung mit dem Ventilkörper abgehalten ist, wo-

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bei die Anordnung derart getroffen ist, daß sich die Membran verformt, um dem Ventilkörper eine Bewegung zu ermöglichen und daß die Membran eine Trennwand zwischen dem Einlaßabschnitt (42) und dem Auslaßabschnitt (43) bildet.
10. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Teil des Ventilkörpers (31, 32) ein Schließelement (24) umfaßt, das zu einer Bewegung in Richtung auf den Ventilsitz (15) und von diesem weg geeignet ist, um die Strömungsmittelverbindung zwischen dem Einlaßabschnitt (42) und dem Auslaßkanal (14) über die Ventilöffnung (21) zu steuern, sowie einen Schaft (31, 32) der mit dem Schließelement (24) verbunden ist und geeignet ist, auf ein Betätigungsmittel (35) des Ventils anzusprechen, um eine vom Ventilsitz (15) abhebende Bewegung des Schi jeßelements (24) gegen den Vorbelastungsdruck zu verursachen.
11. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein innerer Umfangsabschnitt der Membran (44) zwischen dem Schließelement (24) und einer Anschlagfläche (46) des Schaftes (31, 32) eingeklemmt ist, um den inneren Umfangsabschnitt zur gemeinsamen Bewegung mit dem Ventilkörper (23) zu verbinden.
12. Ventil nach einem der Ansprüche 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Umfangsabschnitt der Membran (44) zwischen einem Paar von Klemmringen (47, 48) eingeklemmt ist, die innerhalb der Ventilkammer (11) gelagert sind und daß ein Teil des Einlaßkanals (13) in einem dieser Klemmringe (47, 48) ausgebildet sind.

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13. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ciadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (23) verschieblich in einer einen Teil des Gehäuses (10) bildenden Führungshülse (34) gelagert ist, daß ein Spalt (38) an einem Ende dieser Hülse zwischen dem Ventilkörper (23) und dem Betätigungsmittel (35) des Ventils ausgebildet ist, daß der Auslaßabschnitt (43) dem entgegengesetzten Ende der Hülse (34) und außerhalb von dieser angeordnet ist, daß Verbindungskanäle (51, 52) durch den Ventilkörper (23) geführt sind und die Verbindung zwischen dem Auslaßkanal (14) und dem Auslaßabschnitt (43) herstellen, sowie eine Verbindung zwischen dem Auslaßkanal (14) und dem Spalt am einen Ende der Hülse (34).
14. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ver.tilkörper (23) mit einem Sch Ließelement (24) versehen ist, das mit dem Ventilsitz (15) zusammenwirkend angeordnet ist, daß das Schließelement (24) eine ringförmige, mit dem Ventilsitz zusammenwirkende Oberfläche und eine sich um den äußeren Umfang dieser Oberfläche erstreckende Umfangsnut (29) aufweist, daß ein federnder Dichtungsring (28) in dieser Nut angeordnet ist, der geeignet ist, mit dem Ventilsitz (15) zusammenzuwirken und daß die Nut (29) derart angeordnet ist, daß der Dichtungsring (28) dem Strömungsmitteldruck in dem Einlaßabschnitt (42) ausgesetzt ist, wenn das Ventil geschlossen ist, und daß der Dichtungsring dadurch gegen den Ventilsitz gedrückt wird.
15. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (23) ein Schließelement (24) umfaßt, das mit dem Ventilsitz (15) bei geschlossenem Ventil zusammenwirkt, um die Verbindung zwischen dem Einlaßabschnitt (42) und dem

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Auslaßkanal (14) über die Ventilöffnung (21) zu sperren, daß ein Betätigungsmittel (35) vorgesehen ist, geeignet, den Ventilkörper vom \fentilsitz weg zu bewegen und dadurch das Ventil zu öffnen, daß das Betätigungsmittel, einen Elektromagnet umfaßt, daß eine fLexible, ringförmige Membran (44) den Ventilkörper umschließend auf diesem befestigt ist und mit ihrem äußeren Umfang am Gehäuse (10) befestigt ist, um zwischen dem Einlaßabschnitt und dem Auslaßabschnitt (42, 43) eine Trennwand zu bilden, daß die Oberflächen des Ventilkörpers und der Membran, die dem Strömungsmitteldruck innerhalb des Einlaßkanals (13) ausgesetzt sind, derart angeordnet sind, daß der EinfLuß dieses Drucks auf die Bewegung des Ventilkörpers im wesentlichen ausgeglichen ist, jedoch eine Druckvorbelastung des Ventilkörpers in Richtung auf den Ventilsitz besteht, daß die dom Auslaßkanal (14) zugewandte Oberfläche des Schließelements (24) relativ zu einer gegenüberliegenden Oberfläche des Gehäuses (10) derart angeordnet ist, daß bei geöffnetem Ventil zwischen diesen Oberflächen aus dem Einlaßabschnitt (42) zum Auslaßkanal (14) strömendes Strömungsmittel eine Venturi-Wirkung erzeugt, wodurch die Bewegung des Ventilkörpers gegen den Ventilsitz während der Schließbewegung des Ventils erleichtert wird, und daß die Anordnung derart getroffen ist, daß diese Venturi-Wirkung und die Druckvorbelastung die Schließbewegung des Ventilkörpers (23) bewirken, wenn der Elektromagnet aberregt wird.

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