DE3210790A1

DE3210790A1 - Druckmittelbetaetigtes steuerbares absperrventil

Info

Publication number: DE3210790A1
Application number: DE19823210790
Authority: DE
Inventors: Udo Ing Grad Szczepanek
Original assignee: Bauer Kompressoren GmbH
Current assignee: Bauer Kompressoren GmbH
Priority date: 1982-03-24
Filing date: 1982-03-24
Publication date: 1983-10-06

Description

Druckmittelbetätigtes steuerbares Absperrventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein druckmittelbetätigtes steuerbares Absperrventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art. Solche Absperrventile, bei denen der von Druckmittel beaufschlagbare Hubkolben das Betätigungsorgan für das Verschlußteil ist, sind im Stand der Technik allgemein bekannt.

Häufig muß nun zusätzlich zu einem solchen steuerbaren Absperrventil aus Sicherheitsgründen ein Rückschlagventil in eine Fluidleitung eingebaut werden. In solchen Fällen führt das Hintereinanderschalten von Rückschlag- und Absperrventil zu unerwünschten Kopplungseffekten; darüber hinaus ergibt sich erhöhter Bauaufwand für die Fluidleitung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein gattungsgemäßes Absperrventil so auszubilden, daß es zusätzlich zur gesteuerten Absperrfunktion auch als Rückschlagventil arbeitet.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß ein gattungsgemäßes Absperrventil die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1 aufweist.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Absperrventils wird erreicht, daß in Schließstellung eine gegen erheblichen Betätigungsdruck abdichtende Passung zwischen Hubkolben und zylindrischer Führung vorhanden ist, während in öffnungsstellung zwischen diesen beiden Bauteilen eine leichtgängige Spielpassung besteht. Ist die gehäuseseitige zylindrische Führung eine Außenfläche und dementsprechend die Dichtfläche des Hubkolbens eine Innenfläche, so muß sich letztere in Richtung der Öffnungsbewegung konisch erweitern. Ist dagegen die gehäuseseitige zylindrische Führungsfläche eine Innenfläche und die Dichtfläche des Hubkolbens eine Außenfläche, so muß sich letztere in Richtung der Öffnungsbewegung konisch verengen. In beiden Fällen wird erreicht, daß ausgehend von der Öffnungsstellung der Rückschlagbewegung des Verschlußteiles nur geringste Reibungskräfte entgegenstehen und demzufolge eine schnelle Rückschlag- und damit Schließbewegung des Verschlußteiles möglich ist, wenn sich die Strömungsrichtung im Fluidkanal umkehrt. Durch die kinetische Energie des Verschlußteils bei der Rückschlagbewegung wird auch die kurz vor der Verschlußposition eintretende erhöhte Reibungskraft zwischen der zylindrischen Führung und dem Hubkolben überwunden. Durch die Dichtpassung zwischen Hubkolben und zylindrischer Führung in Schließstellung wird bei gesteuerter Beaufschlagung des Druckraumes eine hohe Schließkraft und eine vernachlässigbar kleine Leckage des Druckraumes erzielt. Das öffnen des Ventils kann bei Entlüftung des Druckraumes des Hubkolbens entweder durch den natürlichen Druckunterschied zwischen Druck- und Saugseite des Ventils erfolgen oder mittels Hilfsdruckbeaufschlagung.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Absperrventils sind Hubkolben und Verschlußteil

einstückig ausgebildet, wodurch eine raumsparende Bauweise erzielbar ist. Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß bei senkrechter Bewegungsrichtung des Verschlußteiles ein Gewichtsausgleich durch Federkraft vorgesehen ist. Dieser Gewichtsausgleich durch Federkraft ist insofern von Vorteil, als dann, wenn die Strömungsrichtung von oben nach unten führt, der Rückschlagbewegung des Verschlußteils nicht die eigene Schwerkraft entgegensteht.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung findet ein erfindungsgemäßes Absperrventil in der Ansaugleitung eines Schraubenverdichters.· Bei Schraubenverdichtern ist üblicherweise in der Ansaugleitung ein gesteuertes Absperrventil vorzusehen, das in Abhängigkeit vom erreichten Druck in einem Druckvorratsbehälter gesteuert wird. Zusätzlich muß jedoch aus Sicherheitsgründen in der Ansaugleitung eines Schraubenverdichters ein Rückschlagventil vorgesehen sein, um beim Abschalten des Schraubenverdichters das Zurückströmen von Druckluft und insbesondere das Zurückströmen von öl durch die Ansaugleitung ins Freie zu verhindern. Gerade hier ist es deshalb von Vorteil, nur ein einziges Ventil mit der erfindungsgemäßen Doppel funktion anzuwenden.

Anhand der beigefügten Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Absperrventils erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 den Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Absperrventil,

Fig. 2 die Einzelheit II aus Fig. 1 vergrößert und

Fig. 3 ein Blockschaltbild mit einem

Schraubenverdichter und einem erfindungsgemäßen Absperrventil.

Das in Fig. 1 dargestellte Absperrventil soll sich in einer mit 14 bezeichneten Gasansaugleitung eines Schraubenverdichters befinden. Die Ansaugleitung 14 wird von oben nach unten durchströmt, was durch Strömungspfeile S und einen strichliert eingezeichneten Stromfaden angedeutet ist. Das Absperrventil weist ein etwa ringförmiges Gehäuse 1 auf, in dessen Zentrum über Radial Speichen 2 der Ventilmechanismus gelagert ist. Dieser umfaßt eine mit einer äußeren Führungsfläche versehene zylindrische Führung 3, in der ein Dichtungsring 4 eingesetzt ist. Auf der äußeren Führungsfläche der Führung 3 ist ein mit einer inneren Führungs- und Dichtfläche 6 versehener Hubkolben 5 gelagert, der gleichzeitig Verschlußteil des Ventils ist, indem er in seinem oberen Bereich eine mit einem Ventilsitzring 10 zusammenwirkende Dichtfläche 15 aufweist, die sich entgegen der Strömungsrichtung S radial nach innen verjüngt und einen Anströmkonus ausbildet. Der Hubkolben bzw. das Verschlußteil 5 weist eine zentrale Axialbohrung auf, an der er zusätzlich auf einem in der Mittellängsachse des Ventils angeordneten Führungsdorn 7 axial verschiebar geführt ist. Koaxial um den Führungsdorn 7 ist eine Druckfeder 8 angeordnet, die sich an ihrem oberen Ende über einen Stützring 18 am Verschlußteil 5 abstützt, an ihrem unteren Ende auf einem Bund 9 des Führungsdornes 7. Die Feder 8 dient dem Gewichtsausgleich des ■■_. Verschlußteiles 5. Zwischen der im Ventilgehäuse 1 ortsfest angeordneten zylindrischen Führung 3 und dem beweglich gelagerten Verschlußteil 5 wird ein ringförmiger

Druckraum 12 ausgebildet, der über einen Kanal 11 mit Druckmittel beaufschlagbar ist. Die bei Druckmittelbeaufschlagung auf den Hubkolben bzw. das Verschlußteil 5 ausgeübte nach oben gerichtete Kraft ist die Schließkraft des Ventils. Unter dieser Kraft wandert das Verschlußteil aus einer Öffnungsstellung, die in der linken Hälfte der Fig. dargestellt ist, in seine Schließstellung, die in der rechten Hälfte der Fig. gezeigt ist, wo es mit der Dichtfläche 15 am Ventilsitzring 10 zur Anlage kommt und damit den Kanal 14 abschließt.

Die Dichtfläche 6 des Verschlußteils 5 ist nun erfindungsgemäß nicht zylindrisch ausgeführt sondern konisch, was aus der vergrößerten Darstellung gemäß Fig. hervorgeht. In Fig. 2 sind alle Bauteile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie in Fig. 1. Die Konizität der Dichtfläche 6 ist durch die Angabe des Konuswinkels K dargestellt. Durch diese konische Gestaltung der Dichtfläche 6 wird erreicht, daß zwischen der Führung 3 und dem Verschlußteil 5 in der Schließstellung eine erheblichem Innendruck im Druckraum 12 standhaltende Dichtungspassung entsteht, während in der öffnungsstellung des Verschlußteiles 5 sich zwischen diesen beiden Bauteilen eine leichtgängige Spielpassung ergibt. Dadurch und durch den Gewichtsausgleich mittels der Feder 8 wirkt das Verschlußteil 5 als Rückschlagventil, d. h. sobald sich die Strömungsrichtung S umkehrt, wird das Verschlußteil 5 nach oben beschleunigt und wandert bis zum Anschlag auf dem Ventilsitzring 10 nach oben.

Die Passung zwischen dem Verschlußteil 5 und der zylindrischen Führung 3 kann alternativ auch in der Weise gestaltet sein, daß die Führungsfläche eine innere Umfangsfläche und die Dichtfläche 6 eine äußere Umfangsflache

darstellt, wobei dann allerdings die Konizität der Dichtfläche 6 nach der anderen Richtung verlaufen muß, d. h. der Konus der Dichtfläche 6 verengt sich dann nach oben.

Normalerweise genügt es zur öffnung des Ventils, d. h. als zur nach-unten-Bewegung des Verschlußteils 5 ausgehend von der Schließstellung den Druck im Druckraum 12 zu neutralisieren, da dann durch den Druckunterschied zwischen Druck und Saugseite des Ventils das Verschlußteil 5 nach unten, d. h. in Uffnungsstel1ung bewegt v/ird.

Das in Fig. 3 dargestellte Blockschaltbild gibt ein Einbaubeispiel für ein erfindungsgemäßes Absperrventil. In dem Blockschaltbild wird ein Fluidkanal mit 14 bezeichnet. Von einem Schraubenverdichter 16 wird ein gasförmiges Fluid durch einen Ansaugfilter 13 angesaugt. Zwischen Ansaugfilter 13 und dem Schraubenverdichter liegt ein Absperrventil der Bauart nach Fig. 1 oder 2, von dem lediglich das Gehäuse 1 angedeutet ist. Dem Schraubenverdichter 16 ist im Hauptströmungskanal ein ölabscheider 17 nachgeordnet. Danach folgt ein weiteres Rückschlagventil 19 und von dort führt der Strömungskanal in einen Druckmittelvorratsbehälter 20. Zwischen dem Rückschlagventil 19 und dem Vorratsbehälter 20 ist ein Drucksensor 21 angeordnet, der bei Erreichen des Nenndrucks im Vorratsbehälter 20 ein Steuerventil 22 betätigt, welches dann Hochdruckf1uid in den Kanal 11 des Absperrventils einsteuert und damit dieses Ventil abschließt.

Claims

Patentansprüche

1.)Druckmitteibetätigtes steuerbares Absperrventil, dessen Verschlußteil von einem Hubkolben betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubkolben und das Verschlußteil starr miteinander verbunden sind und die Dichtfläche (6) des Hubkolbens (5), ausgehend von der Schließstellung sich im Sinne eines Freikommens des Hubkolbens (5) von einer gehäuseseitigen zylindrischen Führung (3) in Richtung der Öffnungsbewegung konisch erweitert oder verengt.

2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Hubkolben (5) und Verschlußteil einstückig ausgebildet sind.

3. Absperrventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei senkrechter Bewegungsrichtung des .Verschlußteil s ein Gewichtsausgleich durch Federkraft (Feder 8) vorgesehen ist.

4. Anwendung eines Absperrventils nach den Ansprüchen bis 3, in der Ansaugleitung (14) eines Schraubenverdichters (16).