DE3802656A1 - Ventil fuer eine zugleich mit einer wasserleitung gebrauchte luftleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil für eine zugleich mit einer Wasserleitung gebrauchte Luftleitung, das durch den Druck in der Wasserleitung entsperrbar ist.

Solche Ventile benötigt man beispielsweise für pneumatisch getriebene Wasserpumpen, die sich bei Ausfall der Wasserzufuhr abschalten sollen, oder als Wassser-Luft-Mischventile für ver­ schiedene Zwecke, z.B. zum Befeuchten des Fördergutes einer pneumatischen Förderleitung, wie beim Blasversatz im Bergbau.

Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen, das strömungsgünstig gestaltet ist und funktionssicher arbeitet.

Gemäß der Erfindung wird dieser Zweck damit erfüllt, daß ein im Schließzustand auf einen ringförmigen Ventilsitz gepreßter und im Öffnungszustand von der Luft umströmter Schließkörper an einem hohlen, im Öffnungszustand von der Luft durchströmten Halte- und Bewegungskörper angeordnet ist, der mit einer Stufe in dem gleichermaßen gestuften Ventilgehäuse einen Kolben bildet, der auf der dem Schließkörper zugewandten Seite einen mit der Wasserleitung verbundenen ringförmigen Zylinderraum begrenzt und auf der anderen Seite mit dem Luftdruck beaufschlagt ist.

Die Luft hat hier einen im ganzen geradlinigen Strömungsverlauf; die Umströmung des Schließkörpers kann verlustarm gestaltet werden. An dem Kolben stehen sich in einer zweckmäßigen Weise der Luftdruck und der Wasserdruck unmittelbar gegenüber, wobei wegen des in der Regel sehr viel höheren Wasserdruckes die dem mit der Wasserleitung verbundenen Zylinderraum bildende Stufe nicht all­ zu breit zu sein braucht, auch nicht in dem bevorzugten Falle, daß der Halte- und Bewegungskörper ferner durch eine Druckfeder beaufschlagt ist, die den Schließzustand als Grundzustand sicher­ stellt. Der geringe Druckverlust der Luft in dem Ventil er­ laubt die Herstellung in kleinen Abmessungen, so daß das Ventil auch in eine weitere Organe enthaltende Platte integriert werden kann dergestalt, daß die Platte mit einer Bohrung das Ventilge­ häuse bildet. Schließlich kann das Ventil verhältnismäßig ein­ fach aus wenigen Teilen gebaut sein.

Der Schließkörper und der Halte- und Bewegungskörper sind zweck­ mäßigerweise einstückig ausgebildet, wobei aus dem Hohlraum des Halte- und Bewegungskörpers vor dem Schließkörper, vorzugsweise nach diesem hin axial geneigte, radiale Bohrungen herausführen.

Um die Umströmung des Schließkörpers weiter möglichst verlustarm zu gestalten, ist das Ventilgehäuse vorzugsweise an der Öffnungs­ stellung des Schließkörpers als umlenkende Führung für die Luft­ strömung ausgestaltet.

Ein Dichtring für den ringförmigen Ventilsitz ist zweckmäßiger­ weise in den Schließkörper eingelassen.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Verbindung des Zylinderraums mit der Wasserleitung hinter einem Ventil eingerichtet, durch das die Wasserleitung geführt ist und das mit der Luftleitung hinter dem Ventilsitz verbunden und durch überhöhten Druck in der Luftleitung sperrbar ist.

Damit wird der Zylinderraum drucklos und das Ventil schließt, wenn hinter ihm Stauungen oder andere Störungen auftreten, die einen erhöhten Luftdruck zur Folge haben.

Hinter der Verbindung des Zylinderraums mit der Wasserleitung ist nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfin­ dung die Wasserleitung durch ein Ventil geführt, das mit der Luftleitung vor dem Ventilsitz, vorzugsweise nahe davor, ver­ bunden und durch den normalen Fließdruck in der Luftleitung entsperrbar ist.

So wird nicht nur das erfindungsgemäße Ventil durch den Wasser­ druck geöffnet, sondern es gibt seinerseits erst den Wasser­ fluß frei.

In dieser Ausgestaltung ist das Ventil besonders geeignet als Mischventil Luft-Wasser.

Die beiden genannten Ventile, durch die die Wasserleitung ge­ führt ist, sind vorzugsweise ein Schieberventil mit einem Ventilkolben, der von der einen Seite her als pneumatischer Kolben mit dem Luftdruck und von der anderen Seite her durch eine Feder beaufschlagt ist.

Sie lassen sich in dieser Form gleichfalls gut in eine Platte oder einen Block aus Vollmaterial integrieren, in der bzw. dem auch die Verbindungen ausgebohrt werden können.

Um bei derartigen vergleichsweise kleinen Durchmessern genügend pneumatische Kolbenkraft zu entwickeln, ist schließlich als weitere Ausgestaltung vorgesehen, daß der Ventilkolben an seinem der Feder zugewandten Ende zu einem Federteller verbreitert ist, der gleichfalls als pneumatischer Kolben mit dem Luft­ druck, durch eine Längsbohrung und mindestens eine Radialbohrung in dem Ventilkolben hindurch, beaufschlagt ist.

Die Zeichnung gibt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder. Fig. 1 zeigt ein Wasser-Luft-Mischventil in axialem Schnitt, Fig. 2 zeigt ein Schaltbild des Wasser-Luft-Mischventils.

In einem rechteckigen Block 1 aus Vollmaterial sind drei Ventil­ gehäuseräume 2, 3 und 4 ausgebohrt.

Der Ventilgehäuseraum 2 erstreckt sich nahe der einen Quer­ schmalseite des Quaders von der einen Längsschmalseite zur anderen. Die Ventilgehäuseräume 3 und 4 erstrecken sich von der anderen Querschmalseite aus in den Quader hinein.

Achsparallel zu dem Ventilgehäuseraum 2 führen von der einen Längsschmalseite aus ein Wasseranschluß 5 (Steck-O-Anschluß) und eine Luftausgleichsbohrung 6 in den Ventilgehäuseraum 3.

In dem Ventilgehäuseraum 2 sind axial hintereinander ein mit einem Luftanschluß 7 (Schraubanschluß) versehenes erstes Ein­ satzstück 8, eine Druckfeder 9, ein Ventilkörper 10, ein zweites Einsatzstück 12 und ein mit einem Anschlußstutzen 13 für eine weiterführende Leitung versehenes drittes Einsatzstück 14 ange­ ordnet.

Das zweite Einsatzstück 12 ist gehalten zwischen einem Absatz 15 des Ventilgehäuseraums und dem dritten Einsatzstück 14, das mittels eines Nutdrahts 16 in dem Block 1 befestigt ist. Der Ventilkörper 10 ist beweglich vom Anstoß an dem zweiten Ein­ satzstück 12 bis zum Anstoß an dem ersten Einsatzstück 8. Dieses ist in dem Block 1 gehalten durch eine bei 17 angedeutete Ver­ schraubung bis zum Anstoß an einem Absatz 18. Die Druckfeder 9 hat einerseits einen Sitz 19 dem ersten Einsatzstück und andererseits einen Sitz 20 in dem Ventilkörper 10.

Die Teile 8 bis 20 bilden eine Luftleitung 21, indem sie durch­ gehend hohl sind mit Ausnahme eines am einen Ende des Ventil­ körpers 10 ausgebildeten Schließkörpers 22.

In seiner in Fig. 1 gezeichneten Schließstellung liegt der Schließkörper 22 mit einem in ihn eingelassenen Dichtring 23 an einem als Vorsprung an dem zweiten Einsatzstück 12 ausge­ bildeten ringförmigen Ventilsitz 24 an. Um den in dieser Stellung freien Abstand zwischen dem anderen Ende des Ventil­ körpers 10 und dem ersten Einsatzstück 8 ist der Schließkörper 22 in seiner Öffnungsstellung gemäß Fig. 1 nach rechts verschoben. Eine Ausbauchung 25 an der Wand des Ventilgehäuseraums 2 bildet dann eine die Luftströmung um den Rand des Schließkörpers herum und vor den Ventilsitz 24 leitende Führung.

Aus dem Hohlraum des sonst im ganzen zylindrischen Ventil­ körpers 10 führen radiale und in der Achsrichtung geneigte Bohrungen 26 nach außen in die Ausbauchung 25 des Ventilgehäuse­ raums 2, und zwar in der Öffnungsstellung des Ventilkörpers 10 gerade an deren Anfang. Der in Strömungsrichtung davor befind­ liche Abschnitt des Ventilkörpers 10 bildet für den Schließ­ körper 22 einen Halte- und Bewegungskörper 27: Er ist axial verschiebbar in dem Ventilgehäuseraum 2 geführt, und zwar auf zwei zylindrischen Abschnitten 28 und 29 unterschiedlichen Durchmessers, zwischen denen eine Stufe 30 gebildet ist, so daß hier ein durch zwei Dichtringe 31 und 32 an den zylin­ drischen Abschnitten 28 bzw. 29 abgedichteter Zylinderraum 33 vorhanden ist.

Der Zylinderraum 33 ist über eine Verbindungsleitung 34 mit dem an dem Ventil anstehenden Wasserdruck beaufschlagt, wie weiter unten noch näher beschrieben. Dieser wirkt auf den aus der Radiendifferenz der beiden zylindrischen Abschnitte 28 und 29 an dem Halte- und Bewegungskörper 27 sich ergebenden ring­ förmigen Kolben 35.

Auf der anderen Seite wirkt auf den Kolben 35 der in der Luft­ leitung 21 an dieser Stelle herrschende Luftdruck. Zu der so an an dem Kolben 35 ausgeübten pneumatischen Kraft addiert sich im Schließzustand des Ventilkörpers 10 die an dem Schließkörper auf dem Querschnitt des Ventilsitzes 24 erzeugte pneumatische Kraft. Immer vorhanden ist die Kraft der Druckfeder 9.

In dem Ventilgehäuseraum 3 sind durch zwei im ganzen zylin­ drische, über kurze Stege 36 axial aneinandergesetzte Ein­ sätze 37 und 38 ein bei 39 mit dem Wasseranschluß 5 verbundener erster Ringraum 40, ein von diesem in den zylindrischen Innen­ raum der Einsätze 37 und 38 führender Ringspalt 41, aus dem Innenraum wieder herausführende Radialbohrungen 42 und ein an dieses sich anschließender zweiter Ringraum 43 eingerichtet. Ein in dem zylindrischen Innenraum verschiebbarer Ventilkolben 44 verbindet in der gezeichneten Öffnungsstellung mit einem schmaleren axialen Abschnitt 45 den Ringspalt 41 mit den Radial­ bohrungen 42 und schließt in der Schließstellung den Ringspalt 41 zwischen zwei Dichtringen 46 ab.

Am Ende des Ventilkolbens 44 ist ein im Durchmesser wesentlich größerer pneumatischer Kolben 47 angeformt. Er ist durch Radial­ bohrungen 48 und eine Längsbohrung 49 in dem Ventilkolben 44 ebenso wie die Stirnfläche des Ventilkolbens 44 mit dem hinter dem Ventilsitz 24 herrschenden Luftdruck beaufschlagt, und zwar über Radialbohrungen 50 und eine Nut 51 in dem zweiten Ein­ satzstück 12 und eine aus der Nut 51 vor den Ventilkolben 44 führende Leitungsverbindung 52. Erreicht der Luftdruck eine Höchstgrenze, verschiebt er den Ventilkolben 44 in die Schließstellung. In Öffnungsstellung gehalten wird der Ventil­ kolben 44 durch eine Druckfeder 53, die von außen auf den, hier­ mit als Federteller dienenden, pneumatischen Kolben 47 drückt und an einem mittels eines Nutdrahts 54 in dem Block 1 be­ festigten Deckel 55 abgestützt ist. Ein in die oben schon er­ wähnte Luftausgleichsbohrung 6 eingeschraubter Luftfilter 56 ermöglicht beim Hub des Kolbens 47 Luftströmung in der einen wie in der anderen Richtung und verhindert dabei einen Eintritt von Schmutz in den Zylinderraum des Kolbens 47.

Funktionell die gleichen Elemente wie für den Ventilgehäuseraum 3 finden sich in dem Ventilgehäuseraum 4 wieder. Sie tragen hier die gleichen, jedoch mit Index " ′ " versehenen Bezugszeichen. Folgendes weicht ab:

Die Verbindung 39′ verbindet den ersten Ringraum 40′ mit dem zweiten Ringraum 43. Von dieser Verbindung geht die oben er­ wähnte Verbindungsleitung 34 aus. Die Leitungsverbindung 52′ beaufschlagt den Ventilkolben 44′ und seinen pneumatischen Kolben 47′ mit dem Luftdruck nicht hinter, sondern vor dem Ventilsitz 24; sie geht von der Ausbauchung 25 des Ventilge­ häuseraums 2 aus. Die Druckfeder 53′ hält den Ventilkolben 44′ nicht in Öffnungsstellung, sondern in Schließstellung. Die Luftausgleichsbohrung 6 verbindet die Ventilgehäuseräume 3 und 4.

Aus dem zweiten Ringraum 43′ heraus führt ein weiterer Wasser­ leitungsabschnitt 57 in einen zwischen dem zweiten Einsatz­ stück 2 und dem dritten Einsatzstück 14 ausgesparten Ringraum 58. Dieser öffnet sich mit einem Ringspalt 59 in die Luftleitung 21 hinein. Der Ringspalt 59 ist durch abstandhaltende Stege zwischen den Einsatzstücken 12 und 14 gebildet, die von einem dieser beiden Teile ausgehen.

Die die verschiedenen Räume abdichtenden Dichtringe sind ge­ zeichnet, aber nicht alle einzeln erwähnt. Die gestrichelt ge­ zeichneten Leitungsverbindungen sind in dem Block 1 ausgebohrt.

Die Funktion des Ventils ergibt sich aus der Zeichnung, der vorstehenden Beschreibung und den dieser vorangehenden grund­ sätzlichen Erläuterungen.

Erzeugt wird ein Luftstrom, der durch den Ringspalt 59 hindurch mit einer Wassermenge beladen ist. Die Spaltbreite bestimmt den Wasseranteil.

Luft und Wasser fließen nur, wenn Luftdruck und Wasserdruck vorhanden sind. Ohne Luftdruck bleibt der Ventilkolben 44′ in seiner gezeichneten Sperrstellung und unterbricht hier die Wasserleitung. Luft strömt von selbst nicht. Ohne Wasserdruck halten die Druckfeder 9 und ggf. der Luftdruck den Ventil­ körper 35 in Schließstellung, und Wasser fließt von selbst nicht. In Öffnungsstellung gebracht wird der Ventilkörper 35 nur durch Beaufschlagung des Zylinderraums 33 und Kolbens 35 mit dem Wasserdruck.

Ein Nutdraht 60, der den Einsatz 37 und mit diesem den Ein­ satz 38 in dem Ventilgehäuseraum 3 hält, sei hier nachgetragen.

Claims (10)

1. Ventil für eine zugleich mit einer Wasserleitung (6, 6′, 57) gebrauchte Luftleitung (21), das durch den Druck in der Wasserleitung (6′) entsperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Schließzustand auf einen ringförmigen Ventilsitz (24) gepreßter und im Öffnungszustand von der Luft umströmter Schließkörper (22) an einem hohlen, im Öffnungszustand von der Luft durchströmten Halte-und Bewegungskörper (27) ange­ ordnet ist, der mit einer Stufe in dem gleichermaßen ge­ stuften (30) Ventilgehäuse (12) einen Kolben (35) bildet, der auf der dem Schließkörper (22) zugewandten Seite einen mit der Wasserleitung (6, 6′, 57) verbundenen (34) ringförmigen Zylinderraum (33) begrenzt und auf der anderen Seite mit dem Luftdruck beaufschlagt ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halte- und Bewegungskörper (27) auf der Seite der Luftdruckbeaufschlagung ferner durch eine Druckfeder (9) be­ aufschlagt ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (22) und der Halte- und Bewegungs­ körper (27) einstückig ausgebildet sind und aus dem Hohl­ raum des Halte- und Bewegungskörpers (27) vor dem Schließ­ körper (22), vorzugsweise nach diesem hin axial geneigte, radiale Bohrungen (26) herausführen.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (1, 2) an der Öffnungsstellung des Schließkörpers (22) als umlenkende Führung (25) für die Luftströmung ausgestaltet ist.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber dem ringförmigen Ventilsitz (24) ein Dicht­ ring (23) in den Schließkörper (22) eingelassen ist.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (34) des Zylinderraums (33) mit der Wasser­ leitung (6′) hinter einem Ventil (3) eingerichtet ist, durch das die Wasserleitung (6, 6′, 57) geführt ist und das mit der Lufteitung (3) hinter dem Ventilsitz (22) verbunden (52) und durch überhöhten Druck in der Luftleitung (21) sperrbar ist.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Verbindung (34) des Zylinderraums (33) mit der Wasserleitung (6′) die Wasserleitung (6, 6′, 57) durch ein Ventil (4) geführt ist, das mit der Luftleitung (21) vor dem Ventilsitz (24), vorzugsweise nahe davor, verbunden (52′) und durch den normalen Fließdruck in der Luftleitung (21) ent­ sperrbar ist.

8. Ventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (3 bzw. 4), durch das die Wasserleitung (6, 6′, 57) geführt ist, ein Schieberventil mit einem Ventilkolben (44 bzw. 44′) ist, der von der einen Seite her als pneumatischer Kolben mit dem Luftdruck und von der anderen Seite her durch eine Feder (53 bzw. 53′) beaufschlagt ist.

9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (44 bzw. 44′) an seinem der Feder (53 bzw. 53′) zugewandten Ende zu einem Federteller verbreitert ist, der gleichfalls als pneumatischer Kolben (47 bzw. 47′) mit dem Luftdruck, durch eine Längsbohrung (49 bzw. 49′) und mindestens eine Radialbohrung (48 bzw. 48′) in dem Ventil­ kolben (44 bzw. 44′) hindurch, beaufschlagt ist.

10. Ventil nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß alle genannten Teile und Verbindungen in einer Platte oder einem Block (1) aus Vollmaterial integriert sind.