DE3844327A1

DE3844327A1 - Selbsttaetig arbeitendes umschaltventil fuer gase und fluessigkeiten

Info

Publication number: DE3844327A1
Application number: DE19883844327
Authority: DE
Inventors: Lothar Brakhage
Original assignee: Klaus Fischer Mess- und Regeltechnik & Co Kg 4902 Bad Salzuflen De GmbH; KLAUS FISCHER MESS und REGELTE; Degussa GmbH
Current assignee: Klaus Fischer Mess- und Regeltechnik 4902 Ba GmbH
Priority date: 1988-12-30
Filing date: 1988-12-30
Publication date: 1990-07-05

Description

Die Erfindung betrifft ein selbsttätig arbeitendes Umschaltventil für Gase und Flüssigkeiten zur stetigen Versorgung eines Verbrauchers aus zwei Quellen beim Versiegen einer Quelle, bestehend aus einem mit einem Anschluß für den Verbraucher und zwei Anschlüssen für die Quellen versehenen Ventilgehäuse, das eine zylindrische, an beiden Enden konisch auslaufende Ventilkammer enthält, in der ein ebenfalls zylindrischer, an beiden Endflächen mit konischen Dichtflächen versehener, an der Innenwand der Ventilkammer über Dichtungen anliegender und in seiner Länge gegenüber der Ventilkammer kürzerer Ventilkörper verschiebbar angeordnet ist.

In vielen Fällen benötigt man bei technischen Anwendungen von Gasen und Flüssigkeiten zur stetigen Versorgung eines Verbrauchers aus zwei Quellen Ventile, die beim Versiegen der einen Quelle den Verbraucher selbsttätig mit der anderen Quelle verbinden. So ist es z. B. in Krankenhäusern notwendig, Patienten stetig mit Sauerstoff zu versorgen. Dazu werden Beatmungsgeräte beispielsweise über ein Ventil an zwei Sauerstoffflaschen angeschlossen. Beim Leerwerden der einen Flasche, d. h. bei einem Druckabfall unter einen bestimmten Wert, muß das Ventil dann automatisch auf die andere Sauerstoffflasche umschalten, möglichst ohne zusätzliche Energiequelle.

Es sind Umschaltventile bekannt, mit denen es möglich ist, die Richtung eines Fluidstroms durch Verbindung verschiedener Eintritts- und Austrittsöffnungen zu ändern, wobei die Umschaltung über Ventilkörper erfolgt, die sich innerhalb eines Ventilgehäuses in einer Ventilkammer bewegen können. Solche Umschaltventile sind beispielsweise in der DE-AS 24 10 541 und DE-PS 35 02 588 beschrieben. Diese Umschaltventile besitzen zylindrische, an den Enden konisch auslaufende Ventilkammern und entsprechend geformte Ventilkörper. Diese Ventile sind allerdings fremdbetätigt und schalten nicht automatisch von einer Fluidquelle zur anderen Fluidquelle um, wenn die eine Fluidquelle versiegt. Sie benötigen eine zusätzliche Energiequelle.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein selbsttätig arbeitendes Umschaltventil für Gase und Flüssigkeiten gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu entwickeln, das automatisch und ohne äußere Energiezufuhr von einer Quelle auf die andere umschaltet, wenn in der einen Quelle der Druck unter einen bestimmten Wert abfällt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Umschaltventil schaltet zuverlässig selbsttätig von einer Fluidquelle auf eine zweite Fluidquelle um, wenn in der einen Fluidquelle der Druck unter einen bestimmten Wert abfällt.

Die Abbildung zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Umschaltventils im Längsschnitt.

Das Ventil besteht aus einem Ventilgehäuse (1), das mit zwei Anschlüssen (6) für die Fluidquellen und einem Anschluß (5) für den Fluidverbraucher versehen ist. Im Ventilgehäuse (1) befindet sich die zylindrische Ventilkammer (2), in der sich ein ebenfalls zylindrischer Ventilkörper (3) bewegen kann, der über Dichtungen (4) eng an der zylindrischen Wand der Ventilkammer (2) anliegt. Sowohl die Endflächen der Ventilkammer (2) als auch des Ventilkörpers (3) sind zum Teil als Konus (7, 8) ausgebildet, wobei die Konen (7, 8) so ausgestaltet sind, daß sie einen dichtenden Ventilsitz darstellen. Der Konus (7) des Ventilkörpers (3) besitzt vorzugsweise eine ebene Endfläche (19). Die Reste der Endflächen von Ventilkammer (2) und Ventilkörper (3) verbleiben als ebene Ringflächen (9, 10). Von den beiden Anschlüssen (6), an denen die Fluidquellen angeschlossen sind, führt jeweils eine Leitung (11) in die Ventilkammer (2), und zwar getrennt jeweils in einen der beiden gegenüberliegenden konischen Bereiche (8) der Ventilkammer (2). Die Leitungen (13) von beiden Seiten der Ventilkammer (2) zu dem Verbraucheranschluß (5) beginnen im Bereich der Ringflächen (10) der Ventilkammer (2) und sind jeweils mit einem Rückschlagkegel (12) versehen. Im Bereich der Ringflächen (10) der Ventilkammer (2) ragt außerdem beidseitig jeweils ein Stößel (16) in die Ventilkammer (2), wobei die Stößel (16) mit einem Entlüftungskegel (15) verbunden sind, die jeweils eine ins Freie führende Entlüftungsleitung (14) freigeben oder sperren, je nach Lage des Ventilkörpers (3). Die Rückschlagkegel (12) und Entlüftungskegel (15) sind mit Dichtungen (17) versehen und werden jeweils gegen die Kraft einer Feder (18) bewegt.

Bei dem erfindungsgemäßen Umschaltventil handelt es sich um ein ohne Hilfsenergie selbsttätig arbeitendes Absperrventil mit Sitzabdichtung. Ein am Verbraucheranschluß (5) angeschlossener Verbraucher wird in Abhängigkeit der Drücke an den Quellenanschlüssen (6 a, 6 b) wechselweise mit Druck beaufschlagt. An den Quellenanschlüssen (6 a, 6 b) werden beispielsweise zwei Gasflaschen mit den Drücken a und b angeschlossen. Je nach Stellung des Ventilkörpers (3) ist der Weg von einem Quellenanschluß (6 b) zum Verbraucheranschluß (5) über die Leitungen (11, 13) und die Ventilkammer (2) oder vom anderen Quellenanschluß (6 a) zum Verbraucheranschluß (5) geöffnet. Bei geöffnetem Weg (6 b) nach (5) wirkt der Druck P _b auf die maximale Fläche (A _max) des Ventilkörpers (3), während der Druck P _a nur auf die Endfläche (19) des Ventilkörpers (3) wirkt (A _min). Die Fläche A _max setzt sich aus den Flächen der Ringfläche (9) und der Fläche des Konus in axialer Richtung (7) zusammen. Der Druck P _b hält den Ventilkörper (3) in der für den Weg (6 b) nach (5) öffnenden Stellung und sperrt den Weg von (6 a) nach (5). Ein Rückstrom des Gases wird durch die Rückschlagkegel (12) verhindert, die Entlüftung des Raumes zwischen dem Ventilkörper (3) und dem Rückschlagkegel (12) erfolgt über den vom Ventilkörper (3) über den Stößel (16) betätigten Entlüftungskegel (15) und die Entlüftungsleitung (14).

Fällt der Druck P _b infolge Gasverbrauchs auf den Wert

wobei F _R die Reibungskraft ist, so wird der Ventilkörper (3) in Bewegung gesetzt, wodurch der bisherige Weg (6 b) nach (5) gesperrt und der Weg (6 a) nach (5) geöffnet wird. Durch das Zurückdrücken des Stößels (16) wird dabei der Raum zwischen Ventilkörper (3) und Rückschlagkegel (12) entlüftet. Die geleerte Gasflasche kann am Anschluß (6 b) entnommen und durch eine gefüllte ersetzt werden.

Um die Impulskraft des Ventilkörpers (3) möglichst klein zu halten, sollte der Ventilkörper (3) aus einem leichten Material gefertigt sein, wie z. B. Kunststoff, Glas, Keramik oder einem Leichtmetall. Vorzugsweise wird der Ventilkörper (3) daher hohl ausgebildet. Den Zeitpunkt der Umschaltung von einer Quelle zur anderen kann man insbesondere durch das Flächenverhältnis A _max zu A _min festlegen. Je größer dieses Verhältnis ist, desto mehr Gas kann man den Gasflaschen entnehmen, bevor eine selbststätige Umschaltung erfolgt. Das Flächenverhältnis von A _max zu A _min sollte daher stets größer als 2 sein, vorzugsweise liegt es bei 10 und höher.

Claims

1. Selbsttätig arbeitendes Umschaltventil für Gase und Flüssigkeiten zur stetigen Versorgung eines Verbrauchers aus zwei Quellen beim Versiegen einer Quelle, bestehend aus einem mit einem Anschluß für den Verbraucher und zwei Anschlüssen für die Quelle versehenen Ventilgehäuse, das eine zylindrische, an beiden Enden konisch auslaufende Ventilkammer enthält, in der ein ebenfalls zylindrischer, an beiden Endflächen mit konischen Dichtflächen versehener, an der Innenwand der Ventilkammer über Dichtungen anliegender und in seiner Länge gegenüber der Ventilkammer kürzerer Ventilkörper verschiebbar angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der Endflächen von Ventilkammer (2) und Ventilkörper (3) als Konus (8, 7) ausgebildet sind, und der restliche Teil der Endflächen als ebene Ringflächen (9, 10) verbleiben, daß die beiden Quellenanschlüsse (6) über Leitungen (11) im Ventilgehäuse (1) jeweils in einem der beiden konischen Teile (8) der Ventilkammer (2) münden,
daß an den beiden gegenüberliegenden Endflächen der Ventilkammer (2) im Bereich der Ringflächen (10) jeweils eine mit je einem Rückschlagkegel (12) versehene Leitung (13) zum Verbraucheranschluß (5) geführt ist,
und daß an den beiden gegenüberliegenden Endflächen der Ventilkammer (2) im Bereich der Ringflächen (10) jeweils eine ins Freie führende Entlüftungsleitung (14) angeordnet ist, aus denen jeweils ein mit einem der Leitung (14) angepaßten Entlüftungskegel (15) versehener Stößel (16) in die Ventilkammer (2) ragt.

2. Umschaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (3) aus einem Kunststoff besteht.

3. Umschaltventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (3) hohl ausgebildet ist.

4. Umschaltventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Ringfläche (9) zu Endfläche (19) am Konus des Ventilkörpers (3) größer als 2 ist.

5. Umschaltventil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Ringfläche (9) zu Endfläche (19) am Konus (7) des Ventilkörpers (3) 10 ist.

6. Umschaltventil nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlüftungskegel (15) druckentlastet ist.