Technischer Bereich
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Die Erfindung betrifft ein Absperrventil umfassend ein
stationäres und ein bewegliches Element, wobei das bewegliche
Element wenigstens ein Hauptventilmittel und ein
Nebenventilmittel umfaßt, wobei das Hauptventilmittel und das
Nebenventilmittel über wenigstens ein Antriebsmittel und wenigstens ein
Trägermittel verbunden sind.
Stand der Technik
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Die US 3,970,282 offenbart ein Absperrventil gemaß dem
Oberbegriff von Anspruch 1, umfassend ein stationäres Element
und ein bewegliches Element, wobei das bewegliche Element ein
Hauptmittel und ein Nebenmittel, wie etwa einen Ventilschaft,
umfaßt. Das Nebenventilmittel wird fast über den gesamten Hub
des Ventils in bezug sowohl auf das stationäre Ventilelement
als auch auf die Hauptmittel bewegt. Des weiteren offenbart
diese Druckschrift ein Nadelventil, wobei der Flansch auf der
Nadel und dem Anker nicht verbunden sind, wenn sich das Ventil
im Öffnungszustand befindet. Die Verbindung zwischen der Nadel
und dem Anker wird durch eine energiespeichernde Feder im
Öffnungszustand hergestellt. Folglich steht der Stoßeffekt,
der notwendig ist, um eine Ventilscheibe von dem Ventilsitz
unter extremen Bedingungen zu lösen, nicht zur Verfügung.
Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Absperrventil
der obengenannten Art anzugeben, bei dem die Energiemenge, die
notwendig ist, um das Absperrventil zu aktivieren, minimiert
ist, und bei dem die Aktivierungsenergie zu einem geringeren
Grad als früher von den Druckzuständen abhängig ist, wobei die
Druckzustände auf beiden Seiten der Ventilscheibe wirken.
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Das Absperrventil gemäß der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß das Hauptmittel von einer Ventilscheibe gebildet
ist, die einen Hohlraum aufweist, der durch einen Trägerring
geschlossen ist, durch den der Endbereich des Schaftes
hervorsteht, wobei das Antriebsmittel die Form einer Feder aufweist,
die in dem Hohlraum zwischen dem Trägerring und dem Trägermittel
mittels eines Flansches auf dem Endbereich des Ventilschaftes
befestigt ist, so daß unmittelbar bevor das Ventil geöffnet
oder geschlossen wird, das Nebenventilmittel fast vollständig
durch den gesamten Hub des Ventils bewegt wird und folglich
in bezug sowohl auf das stationäre Ventilelement als auch auf
das Hauptventilmittel, und daß das Hauptventilmittel nicht vor
der Bewegung des Nebenventilmittels bewegt wird. Auf diese Weise
wird es ermöglicht, mit Hilfe einer geringen Kraft eine
ausreichende Energiemenge zur Beschleunigung und folglich zur
Bewegung des zweiten Ventilmittels in bezug auf das Hauptmittel
zur Verfügung zu stellen. Des weiteren sind das Hauptventilmittel
und das Nebenventilmittel während des Öffnens oder des Schließens
starr verbunden.
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Gemäß der Erfindung kann das Hauptventilmittel des
Absperrventils im wesentlichen aus einem neutralen oder
nicht-magnetischen Material bestehen, und das Nebenventilmittel kann im
wesentlichen aus magnetischem oder magnetisierbarem Material
bestehen, wobei das Nebenventilmittel mit Hilfe eines Magnetes
gleichzeitig durch einen Magneten bewegt werden kann, wobei
das Hauptventilmittel aus relativ leichten Materialien, wie
etwa Aluminium, gefertigt werden kann.
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Des weiteren können gemäß der Erfindung sowohl das
Hauptventilmittel als auch das Nebenventilmittel im wesentlichen
aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material bestehen,
wodurch die Auswirkung des Antriebsmittels reduziert werden
kann.
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Des weiteren kann erfindungsgemäß das Absperrventil dadurch
charakterisiert sein, daß das bewegliche Element einen Schaft
umfaßt, eine Nebenfeder, einen Trägerring, eine Ventilscheibe,
eine Ventildichtung, eine Hauptfeder, einen Sperring und einen
Gummiknopf, wodurch ein einfacher Aufbau des Absperrventils
erreicht wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen
Absperrventils ist die Nebenfeder weniger elastisch als die
Hauptfeder, und das Ventil wird mit Hilfe einer Spule betätigt.
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Schließlich kann das Absperrventil gemäß der Erfindung
dadurch charakterisiert sein, daß die Bewegung des
Nebenventilmittels vor dem Öffnen oder Schließen des Ventils mehr als etwa
70 % des Hubes entspricht, vorzugsweise zwischen ungefähr 70 %
und ungefähr 90 % des Hubes, insbesondere ungefähr 80 % des
Hubes. Auf diese Weise ist eine ausreichende Energie im
Nebenventilmittel gespeichert, mit dem Ergebnis, daß das
Hauptventilmittel geöffnet werden kann, selbst wenn es sehr starken
Gegendrücken ausgesetzt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die
zugehörige Zeichnung genauer beschrieben, in der
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Absperrventils
gemäß der Erfindung ist;
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Fig. 2 ein Teilschnitt des Absperrventils gemäß Fig. 1 in
vergrößerter Darstellung ist;
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Fig. 3 die Ventilanordnung gemäß Fig. 2 verdeutlicht und
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Fig. 4 die Position des Ankermittels im Prinzip zeigt, wenn
das Ventil geschlossen ist und unmittelbar bevor das
Ventil geöffnet wird.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Das Absperrventil ist allgemein mit der Bezugsziffer 1
bezeichnet, vgl. Fig. 1, und umfaßt ein stationäres 2 und ein
bewegliches Element 3, wobei das bewegliche Element 3 seinerseits
eine Ventilscheibe 51, einen Ventilschaft 61, einen Trägerring
63, eine Ventildichtung 55, wenigstens zwei Torsionsfedern
- eine Haupttorsionsfeder 67 und eine Nebentorsionsfeder 65
- einen Gummiknopf 69 und einen Sperring 66, vgl. Figuren 2 und
3, umfaßt. Der Ventilschaft 61 des Ventils ist magnetisierbar,
und die Hauptfeder 67 ist innerhalb des Ventilschaftes 61
angeordnet, wobei die Hauptfeder 67 normalerweise die Kraft
zur Verfügung stellt, um das Ventil geschlossen zu halten. Die
Kraft der Hauptfeder ist derart, daß das Ventil trotz der
Flächendrücke, die durch die auf beiden Seiten des
Schließbereiches des Ventils zu derselben Zeit, zu der die Spule 40
das Ventil öffnen kann, geschlossen bleiben kann. Die Nebenfeder
ist derart ausgebildet, daß sie es ermöglicht, sicherzustellen,
daß das Hauptventilmittel gegen das Nebenventilmittel gedrückt
bleibt, wenn das Ventil geöffnet ist. Der Gummiknopf 69 ist
innerhalb der Hauptfeder 67 in dem Schaft 61 vorgesehen, wobei
der Gummiknopf den Stoßeffekt des Ankermittels innerhalb der
Spule 40 dämpft, als auch ein Lösen des Ventils in Verbindung
mit einem Abfall der Spannung erlaubt.
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Die beweglichen Elemente 3 des Ventils sind durch das
Hauptmittel 5 und das Nebenmittel 6 gebildet, wobei das
Hauptmittel 5 entweder magnetisierbar oder nicht-magnetisierbar sein
kann, und wobei das Nebenmittel 6 üblicherweise magnetisierbar
ist. Das Hauptmittel 5 und das Nebenmittel 6 stehen durch eine
Federanordnung 65 derart in Verbindung, daß das Nebenmittel 6
in bezug auf das Hauptinittel 5 bewegt werden kann. Das bewegliche
Element 3 des Ventils kann mehr als zwei gemeinsam bewegliche
Mittel umfassen. Bei dem Absperrventil gemäß der Erfindung ist
die Trennlinie zwischen dem Hauptventilmittel 5 und dem
Nebenventilmittel 6 unmittelbar unter die Ventilscheibe 51 gelegt,
doch ist es auch möglich, die Trennlinie auf einen höheren
Bereich innerhalb des magnetischen Feldes zu legen. Die
Plazierung der Trennlinie hängt von dem Hammereffekt oder dem Impuls
ab, mit dem das Nebenventilmittel in der Lage sein muß, das
Hauptventilmittel zu beeinflussen.
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Das Ventil kann magnetisch, elektrisch, hydraulisch oder
lediglich mechanisch aktiviert werden. Die magnetische
Aktivierung kann mit Hilfe eines beweglichen Magneten oder eines
beweglichen Kerns erfolgen, optional mit Hilfe einer beweglichen
Spule. Unter allen Umständen stehen zahlreiche Wege zur
Verfügung, um die Kraft-/Stellungsfunktion mit Hilfe der Längen
von Rohren 30, 31 zu optimieren, wie mit Stahl 31 und geneigten
Flächen 33 auf dem Ankermittel innerhalb der Spule, vgl. Fig. 4.
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Bei der magnetischen Spule wird ein niedriger
Kupferverbrauch angestrebt, um die Kosten zu minimieren. Bei der
elektrischen Aktivierung ist ein niedriger Leistungsverbrauch
angestrebt, sowohl während des Öffnungsvorgangs als auch während
des nachfolgenden Haltens des Ventils in der geöffneten oder
geschlossenen Stellung. Das Ventil kann hydraulisch entweder
mit Hilfe von Öl, Luft oder eines anderen Fluids geöffnet werden.
Es kann auch von Interesse sein, die notwendige
Aktivierungsenergie zu minimieren. Wenn das Ventil mechanisch aktiviert
wird, kann es auch von Interesse sein, die Aktivierungskraft
zu minimieren. Das letztere kann auch mit Hilfe des obigen
Hammereffektes erreicht werden.
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Der Zweck der obigen Maßnahmen besteht darin, ein
annehmbares Verhältnis von oft entgegengesetzten Faktoren zu erreichen,
wie etwa Druckverhältnisse in dem Ventil und Aktivierungskraft,
und zwar sowohl im Hinblick auf die Kosten als auch die Größe.
Wenn z.B. Ventile im Zusammenhang mit Gasboilern getestet und
klassifiziert werden, sind die Druckverhältnisse, die auf der
Eingangsseite und der Ausgangsseite des Ventils wirken, von
Interesse. Die Drücke auf der Eingangsseite sind normalerweise
im Bereich von 10 mbar bis 100 mbar, jedoch kann das
erfindungsgemäße Ventil bei einem Eingangsdruck bis zu ungefähr 600 mbar
arbeiten, ohne das magnetische System zu vergrößern. Es ist
möglich, ein Abblocken von Gegendrücken, d.h. auf der
Ausgangsseite, von ungefähr 150 mbar sicherzustellen. Anforderungen
betreffen auch die Spannung, die notwendig ist, um das Ventil
zu aktivieren, als auch die Spannung, bei der das Ventil
geschlossen sein muß, wie etwa bei einem Abfall der Spannung.
Die Spannungen sind Wechselspannungen oder Gleichspannungen
direkt an dem Magnetventil.
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Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungen
begrenzt, sondern kann auf zahlreiche Weisen variiert werden,
ohne von ihrem Rahmen abzuweichen.
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Somit kann eine geringe Bewegung - weitgehend geringer
als 80 % des Hubes - gleichfalls eine Wirkung erzeugen.