DE511276C - Selbsttaetig wirkendes Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Ventile zum

Gebrauch als Sicherheits-, Auslaß-, Reduzier-, Regel- und ähnliche Ventile, insbesondere auf selbsttätig wirkende Flüssigkeits- oder Gasdruckventil.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Ventils einfacher und gedrängter Bauart mit Empfindlichkeit gegenüber geringen Druckänderungen und genauer Regelbarkeit des Offnungsbeginns, der Höhe des Hubes und des Schließens des Ventils.

Es sind Hilfsventile bekannt, bei denen die Hebetätigkeit der Flüssigkeit oder des Gases, nachdem das Ventil anfänglich geöffnet ist, durch eine von der Flüssigkeit oder dem Gas bewegte Scheibe oder Kolben unterstützt wird. Dieser Kolben befindet sich auf der Hochdruck- oder Niederdruckseite des Ventils. Zur Erreichung der Beweglichkeit des Tellers des Hilfsventil, unabhängig von dem Kolben, ist es ferner bekannt, den Kolben nur durch eine lose am Ventilteller anliegende Stoßstange zu verbinden und zwischen beiden bei Schließlage einen gewissen Spielraum zu lassen. Dieser Spielraum ist jedoch bei den bisher bekannten Ausführungen nicht veränderbar.

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbsttätig wirkendes Flüssigkeits- oder Gasdruckventil, bestehend aus einem Haupt- und Ingangsetzungsventil, und das Wesentliche besteht darin, daß eine Vorrichtung zur Regelung des Hubes des Ingangsetzungsventils, beispielsweise eine zwischen Haupt- und Ingangsetzungsventilteller geschaltete, den Abstand beider Teller voneinander festlegende, längenveränderbare Spindel, vorgesehen ist, derart, daß die gegen das gehobene Ventil wirkende Belastung unabhängig von der gegen das geschlossene Ventil wirkenden Belastung eingestellt werden kann. Hierdurch wird eine genaue Regelbarkeit des Intervalls zwischen dem Beginn des Abblasens des Hauptventils und dem Wiederschließen erreicht, während eine Regelung einer auf das Hauptventil wirkenden Belastungsfeder allein nur den Beginn des Öffnens des Ventils regelt.

Eine vorteilhafte Ausbildung ergibt sich, indem ein Ventilsitz zum Schließen des Ingangsetzungsventils durch einen Teller vorgesehen ist, der den Hub begrenzt und die Schließung des Ingangsetzungsventils bewirkt.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung ergibt sich insbesondere bei Anordnung eines ; Ingangsetzungsventils an der Zustromseite des Hauptventils, indem eine in Stromrichtung offene, von außen umströmte Düse an der Abstromseite des Ingangsetzungsventils im Anschluß an seinen Ventilsitz derart vorgesehen ist, daß dadurch die Geschwindigkeit

der ausströmenden Flüssigkeit bzw. des Gases zur weiteren Steigerung der auf das Ingangsetzungsventil wirkenden Druckdifferenz nutzbar gemacht wird.

Eine weitere Erhöhung der wirksamen Druckdifferenz ergibt sich durch Anschluß der Druckseite des Ingangsetzungsventils an von der Strömung möglichst wenig berührte Teile des Druckraumes, indem eine Vorrichtung zur Führung der auf das Ingangsetzungsventil wirkenden Flüssigkeit bzw. des Gases, beispielsweise ein an den Ventilsitz dicht anschließendes, in den Druckraum hineinragendes und nach diesem hin offenes Rohr, vorgesehen ist.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung, und zwar sind;

Abb. ι ein Schnitt einer Ausführungsform der Erfindung,

Abb. 2, 3 und 4 vereinfachte Schaubilder für Anwendung der Erfindung an einem Regelventil.

Gemäß Abb. 1 hat der Gesamtventilkörper a drei öffnungen, eine Öffnung & als Auslaß oberhalb, eine öffnung c als Einlaß unterhalb und eine öffnung d als Gas- oder Flüssigkeitszulaß zwischen zwei Ventilgliedern e,/. Diese Ventile e, f sind so angebracht, daß beim Schließen des einen das andere offen ist, und umgekehrt, so daß ein Druckmittel, das durch die Öffnungen c, d eintritt, gegen das obere oder Hauptventil wirkt und beim Überwinden seines Widerstandes das Ventil e auf seiner Spindel g öffnend hochschiebt, während das untere oder Ingangsetzungsventil / geschlossen gehalten wird. Das Ingangsetzungsventil / andererseits wird geöffnet, wenn der Belastungsdruck den Druck unterhalb des Ventils / überwindet. Die Ventile e, f ruhen auf Sitzen h, i in Zwischenwänden j,k. Das Hauptventile ist auf seinem Sitz dargestellt und das Ingangsetzungsventil / vom Sitz abgehoben; das Ingangsetzungsventil·/ besitzt aber einen auch bei seiner Abhebung sich etwas in den Sitz hinein erstreckenden Fortsatz, wie dargestellt.

Zur Schaffung einer feinfühligen Belastungsvorrichtung, die ein genügend weites öffnen des Ventils zur Freilegung eines im Verhältnis zu seinem Durchmesser großen Querschnittes ermöglicht, ist um die Ventilspindel g herum eine Schraubenfeder m angebracht, die mit ihrem einen Ende an einer im Oberteil 0 des Ventilgehäuses eingeschraubten Lagerplatte anliegt, während sie mit ihrem anderen Ende an einem auf die Spindel g aufgeschraubten Federteller ruht. Zur Erleichterung der Bewegung des Ventils e kann die Spindel g in (nicht dargestellten) Kugellagern in einer im Körper verschraübten Hülse laufen.

Die Ventilspindel ist aus zwei gleichachsigen Teilen g, q zusammengesetzt, so daß für das Ingangsetzungsventil / eine unabhängige Spindel vorhanden ist und das Hauptventil e sich unbehindert heben kann, wenn der bestimmte Druck erreicht ist und auch etwa irgendwelche Hindernisse, wie beispielsweise Kesselstein- oder andere Fremdkörper, das Ventil f am Heben hindern.

Die öffnung d kann als Ringöffnung oder Reihen von einzelnen Löchern ausgeführt sein. Trotz der Widerstandszunahme, die sich bei der Zusammendrückung der Feder» ergibt, erhebt sich das Hauptventil e schnell von seinem Sitz, und das Ingangsetzungsventil / kommt schnell auf seinen Sitz, indem die hierauf sich ergebende Drosselung das Abheben des Ventils e und das Schließen des Ingangsetzungsventils f unterstützt. So wird unmittelbar der Druck erreicht, auf den das Ventil eingestellt ist, die Wirkung der gegeneinandergekehrten Ventilen, / kehrt sich um, und das Ingangsetzungsventil / wird gegen den Druck geschlossen, während das obere offen ist. Die zur Öffnung d eintretende Flüssigkeits- oder Gasmenge entweicht durch das offene Hauptventil e und die Öffnung· b, und dies setzt sich fort, bis der das Ventil/ auf seinem Sitz haltende Druck durch die Feder m überwunden wird. In diesem Augenblick beginnt eine schnelle Zurückbewegung, die das Hauptventil e wieder schließt. Wenn die Querschnittsfläche des unteren Sitzes richtig berechnet ist, kann es erreicht werden, daß diese Umkehr genau bei dem gewünschten Druck eintritt, nötigenfalls bei einer nur auf einen ganz geringen Bruchteil sich erstreckenden Verschiedenheit von dem ursprünglichen Ingangsetzungsdruck.

Durch diese Kombination ist die Schaffung eines Ventils möglich, das bei hohen Drucken außerordentlich empfindlich ist, und dabei kann die Belastungsvorrichtung sehr leicht ausgeführt und auf geringem Raum untergebracht werden.

Die Spindel g ist aus zwei bei r gegeneinander verschaubbaren Teilen ausgeführt, um die gegenseitige Lage der Ventile e, f einstellbar zu machen.

Eine kegelige Düse j ist an den Ventilsitz h angeschlossen, um den Druckabfall oberhalb dieses Ventils zu vergrößern und zu beschleunigen. Der Sitz h setzt sich nach unten in einem Rohrfortsatz t fort, der die öffnung c für den Eintritt der Gas- oder Flüssigkeitsmasse aufweist. Ein in einem Gelenk w ruhender Handhebel ν dient zum öffnen des Ventils e von Hand.

In abgeänderter Ausführung kann das Ventil f statt seiner Ausgestaltung mit kegeligem Ventilteller als Kolbenventil ausgebildet wer-

den. Die Belastung für ein derartiges Ventil kann geeigneterweise eine Blattfeder oder ein Gewicht sein.

Die Öffnung ei kann auch, wie strichpunktiert dargestellt, an der Seite des Ventils angebracht sein.

Die Flächengröße des Ingangsetzungsventils / unterscheidet sich in der Regel von der des Hauptventils e um ein Maß, das nach ίο der gewünschten Arbeitsweise des ganzen Ventils zu berechnen ist, so daß das Verhältnis jedes Ventils e, f von Gas- oder Flüssigkeitsdruck unabhängig ist. Die Fläche des Ingangsetzungsventils / bestimmt dessen Verhältnis zum Druck, und sein Abstand vom Hauptventil e bestimmt sein Verhältnis zur Belastung.

Mittels des Einstellgewindes r der Spindel g ist das Verhältnis der Ventile e, f zur Belastung unabhängig gemacht und der Augenblick, in dem die Ventile in ihre Ausgangslage zurückgehen, unabhängig und genau einstellbar.

Bei einer abgeänderten Ausführungsform nach Abb. 4 können die Ventile e, f umgekehrt, wie in Abb. 1, von den Innenseiten her auf ihren Sitzen liegen.

Die ganze Vorrichtung kann vielerlei Abänderungen zur Anpassung an die besonderen Verwendungszwecke erfahren; die Anordnung der Ventile und Belastungsvorrichtungen ändert sich dann entsprechend.

Der Vorteil des neuen Ventils besteht in seiner Einregelungsmöglichkeit solcherart, daß es sich beim Anheben sogleich in volle Öffnungstellung bewegt und diese voll bis zu dem Augenblick beibehält, wo es zu schließen strebt, und dann also schnell völlig schließt. Vergleichbar ist die Wirkung etwa der eines Sicherheitsventils von unendlicher Kleinheit mit einer Feder von unendlicher Widerstandszunahme und mit einem Ingangsetzungsventil von unendlicher Größe. Irgendein zum Öffnen des Sicherheitsventils genügender Druck bewegt das Ingangsetzungsventil im Augenblick vorwärts, so daß dieses bis zur Grenze seines Hubes das Sicherheitsventil aufstößt. In diesem Augenblick ist der Druck oberhalb und unterhalb des Sicherheitsventils gleich, und es hat keine Wirkung mehr auf das übrige Getriebe. Die ganze Wirkung von Druck und Belastung geht auf das Ingangsetzungsventil über, und die Rückbewegung tritt erst ein, wenn der Druck unter diesem unter die Belastung sinkt. In der höchsten Stellung ist das Hauptventil für das Kräftespiel einflußlos, und in der tiefsten Stellung spielt dasselbe für das Ingangsetzungsventil.

Die Berechnung des Druckes, der Ventilfläche und der Belastungsfeder in den beiden äußersten Lagen ermöglicht leicht die Feststellung, bei welchem Druck die Bewegungen in den beiden Richtungen eintreten.

Aus einer Anzahl von Gründen ist es nicht erwünscht, ein Ventil so herzustellen, daß es ohne jede Einstellbarkeit bei einem gegebenen Druck öffnet; infolgedessen sind Sicherheitsventile und ähnliche Ventile in der Regel mit einer Schraube zum Einstellen der Feder auf die ein für alle Male festgelegte Ventilgröße ausgerüstet. Beim Nachschleifen eines Ventils zur Widerinstandsetzung ändert sich oft seine wirksame Fläche, und dafür ist dann die Nachstellung wesentlich. Das aus den zwei gleichachsig ineinanderliegenden Einzelteilen zusammengesetzte Getriebe des neuen Ventils ermöglicht dieselbe Einstellung in Verbindung mit dem Ingangsetzungsventil, da durch diese Einstellung die Länge der Federzusammendrückung beim Auf-den-Sitz-Gehen des Ingangsetzungsventils bestimmt wird. So kann die Unabhängigkeit der Wirkung genau bestimmt werden, und in der Wirkungsvertauschung und Unabhängigkeit beruht der Wert des neuen Ventils.

Abb. 2 zeigt eine Anwendung der Erfindung auf ein Regelventil. Hierbei ist die Handhabungsspindel 2 irgendeines geeigneten Ventils 3, das den Gas- oder Flüssigkeitsstrom beherrscht, an einen Kolben 4 angeschlossen, der in einem oben an das Ventil 3 angeschlossenen Zylinder 5 läuft. Ein Rohr 6 führt von dieser Mittelkammeröffnung eines gemäß der Erfindung gebauten Ventils, wie dies bei dem strichpunktierten Anschluß' d in Abb. ι dargestellt ist, zum oberen Teil des Zylinders 5, und ein ähnliches Rohr 7 führt von einem ebenso gemäß Abb. 1 gebauten weiteren Ventile zum unteren Teil des Zylinders. Diese beiden zur Hilfe herangezogenen Ventile sind zweckmäßig als Ventile α und a' nach Abb. 3 und 4 ausgebildet und auf das Rohr 8', das die zu regelnde Gas- oder Flüssigkeitsmasse durchleitet, in geeignetem Abstand vom Auslaß des Regulierventils aufgesetzt. Infolgedessen dringt die Gas- oder Flüssigkeitsmasse durch die unteren Öffnungen c, c' in diese Hilfsventil a, a' ein, deren obere Öffnungen b, V an eine Auslaßleitung angeschlossen sind. Die gegeneinander gerichteten Ventile e, f des ersten Hilfsventil a (Abb. 3), das an den oberen Teil des Zylinders 5 angeschlossen ist, liegen von den beiden Außenseiten her an ihren Sitzen h, i an, während die gegeneinander gerichteten Ventile e',f des zweiten Hilfsventil a' (Abb. 4), das an den unteren Teil des Zylinders 5 angeschlossen ist, von den Innenseiten her an ihren Sitzenh', i' anliegen. Die Belastungsvorrichtung ist in beiden Hilfsventilen so angebracht, daß bei einem gegebenen Druck

jedes obere Ventil e, e' auf seinem Sitz liegt. In dieser Stellung würde der Kolben 4 (Abb. 2) im Zylinder 5 in einer Gleichgewichtslage sein. Falls der Druck wächst, öffnet das erste Hilfsventil a', steuert um, wie beschrieben, und die Flüssigkeits- oder Gasmasse im entsprechenden Teil des Zylinders 5 strömt ab, so daß das Regelventil 3 zu schließen beginnt. Dadurch wird der Druck in der Anbringungsstelle der Hilfsventil a, a' verringert, und bei Erreichung seiner erwünschten Höhe tritt wieder Gleichgewichtszustand am Kolben 4 infolge Wiederumsteuerung des Hilfsventil ein. Ähnlich arbeitet das zweite «5 Hilfsventil a, falls der Druck sinkt, indem es den oberen Raum des Zylinders 5 abblasen läßt und dadurch das Ventil 3 zum Durchlaß einer größeren Flüssigkeits- oder Gasmenge öffnet. Die Wirkung hört dann wieder bei Erreichung des gewünschten Druckes auf, so daß wieder das Gleichgewicht hergestellt wird. Eine derartig eingerichtete Reduzier- oder Regelvorrichtung kann an beliebigen Ventilen angebracht oder für sich als zusammenhängendes Ventil gebaut werden.

Bei Anwendung der Erfindung auf ein Sicherheitsventil kann ein Hilfsventil Verwendung finden, um einen Ingangsetzungszylinder so zu steuern, daß er bei einem gegebenen Druck das Hauptventil öffnet oder schließt. Ein Absperr- oder Schnellschlußventil wird so ausgebildet, daß der Ingangsetzungskolben das Ventil bei einem bestimmten Druck schließt. Die Hilfsventile können in beiden Fällen in engem Zusammenhange oder völlig getrennt von dem durch sie gesteuerten Hauptventil arbeiten, und ein oder mehrere solche Hilfsventile können das Hauptventil in jeder beliebigen Stellung festhalten, entsprechend den Drucken an ihren Anschließungspunkten.

Der Grundsatz ist der, eine Übertragung der S teuer wirkung von einem Ventil auf ein anderes zur Einwirkung auf dieselbe Belastungsvorrichtung vorzusehen, indem hierdurch die Ingangsetzungsdrucke von der ursprünglichen Belastung unabhängig verändert werden können.

Die Veränderbarkeiten, die durch Einstellen der Lage der auf die gemeinsame Belastung arbeitenden Ventile oder Verwendung von mehr oder weniger solchen Ventilpaaren möglich sind, ergeben die Anwendungsmöglichkeit des Grundsatzes auf fast jedes Verwendungsgebiet, wo ein Ventil selbsttätig arbeiten soll, so daß hierdurch eine einfache und sichere Betriebsweise gegeben ist.

In ihrer einfachen Form können die Ventile auch Benutzung finden, um Gas- oder Flüssigkeitsmengen umströmen zu lassen, sobald ein gegebener Druck überschritten wird, wenn es sich darum handelt, die Druckmittel nur mit bestimmtem Höchstdruck zu irgendwelchen Vorrichtungen zuzulassen. Auch für viele ähnliche Arbeitsweisen ist, wie aus der Beschreibung ersichtlich, die Verwendung möglich.

Die Erfindung schafft also eine Vorrichtung, die bei Überwindung der Belastung eines Ventils durch den Druck die Arbeit dieses Ventils selbsttätig auf ein anderes Ventil so überträgt, daß der Durchgangsquerschnitt oder der Druck oder beides so eingestellt werden kann, daß die Umsteuerung zu einem Zeitraum oder bei einem Druck erfolgt, der nicht unmittelbar für das erste Ventil maßgenbend ist.

Die Belastungen können Federn oder irgendwelche sonstigen Belastungsmittel sein, und zum Steuern der Ventile unter Benutzung von Hilfsventilen können Kolben, Membranen oder sonstige Hilfmittel dienen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Selbsttätig wirkendes Flüssigkeits- oder Gasdruckventil, bestehend aus einem Haupt- und einem Ingangsetzungsventil, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Regelung des Hubes des Ingangsetzungsventils, beispielsweise eine zwisehen Haupt- und Ingangsetzungsventilteller (e und /) geschaltete, den Abstand beider Teller voneinander festlegende, längenveränderbare Spindel (g), vorgesehen ist, derart, daß die gegen das gehobene Ventil (e) wirkende Belastung unabhängig von der gegen das geschlossene Ventil (e) wirkenden Belastung eingestellt werden kann.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilsitz (h) zum Schließen des Ingangsetzungsventils durch einen Teller (/) vorgesehen ist, der den Hub begrenzt und die Schließung des Ingangsetzungsventils bewirkt.
3. 3. Selbsttätig wirkendes Flüssigkeitsoder Gasdruckventil, bestehend aus einem Hauptventil und einem Ingangsetzungsventil an der Zustromseite, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Stromrichtung offene, von außen umströmte Düse

   (s) an der Abstromseite des Ingangsetzungsventils im Anschluß an seinen Ventilsitz (Ji) derart vorgesehen ist, daß dadurch die Geschwindigkeit der ausströmenden Flüssigkeit bzw. des Gases zur weiteren Steigerung der auf das Ingangsetzungsventil wirkenden Druckdifferenz nutzbar gemacht wird.
4. 4. Selbsttätig wirkendes Flüssigkeits- oder Gasdruckventil, bestehend aus einem Hauptventil und einem Ingangsetzungs-

   ventil an der Zustromseite, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Führung der auf das Ingangsetzungsventil (f) wirkenden Flüssigkeit bzw. des Gases, beispielsweise ein an den Ventilsitz (K) dicht anschließendes, in denDruckraum hineinragendes und nach diesem hin offenes Rohr (t), derart vorgesehen ist, daß die Druckseite des Ingangsetzungsventils durch den Druckabfall im Haupt- strom der entweichenden Flüssigkeit, der durch die teilweise Umsetzung von Druck in Geschwindigkeit verursacht wird, nicht in Mitleidenschaft gezogen wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen