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Selbststeuerndes, mittels eines Ventiltellers in zwei Räume unterteiltes
Ventil für mit strömenden Mitteln arbeitende Antriebe Die Erfindung bezieht sich
auf ein selbststeuerndes, mittels eines Ventiltellers in zwei Räume unter-teiltes
Ventil für mit strömenden Mitteln arbeitende Antriebe. Der Erfindungsgegenstand
ist hierbei vor allem für solche Antriebe gedacht, bei denen ein verhältnismäßig
wesentlicher Unterschied zwischen der zum Betätigen des Antriebes erforderlichen
Energie bei Normalschaltungen und derjenigen bei Leerschaltungen besteht. Sie eignet
sich somit vorteilhaft für Druckluftantriebe elektrischer Geräte, insbesondere Leistungsschalter,
Leistungstrennschalter o. dgl. Bei leer schaltenden Druckluftantrieben für Leistungsschalter
können. im Antrieb leicht außerordentlich hohe Geschwindigkeiten im Gegensatz zu
solchen bei Normalschaltungen auftreten, wodurch Störungen im Freilauf, unvollkommene
Verklinkungen der Freilauforgane oder Klemmen der Auslöseorgane, z. B. Bowdenzugauslösungen,
her= vorgerufen werden. Hierdurch werden oft selbst nach wenigen Leerschaltungen
mechanische Zerstörungen der Antriebsorgä.ne,'insbesondere der aus bekannten Gründen
vorteilhaft aus Leichtmetall bestehenden Antriebskolben, hervorgerufen. Die bekannten
Druckluftantriebe machen ferner die Anbringung komplizierter seitlicher Einströmnuten
im Zylindergehäuse erforderligh, um ein stoßfreies Anfahren des Antriebes zu ermöglichen.
Derartige im Zylindergehäuse vorgesehene Einströmnuten müssen darüber hinaus stets
Änderungen unterworfen werden.
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Diese Nachteile werden durch den Erfindungsgegenstand beseitigt. Das
Ventil nach der Erfindung
schließt hierbei die Möglichkeit aus,
daß mechanische Zerstörungen der Antriebsorgane auftreten, indem das Ventil für
jede Leerschaltung ohne Ausnahme selbsttätig eine starke Verminderung der Geschwindigkeit
herbeiführt. Außerdem wird durch den Erfindungsgegenstand ein gedämpftes Anfahren
bedingt. Die Erfindung zeichnet sich hierbei im wesentlichen dadurch aus, daß zwischen
dem einen mit dem Betätigungsventil verbundenen Ventilraum und dem anderen an den
Antriebszylinder angeschlossenen Ventilraum Kanäle vorgesehen sind, die gegenüber
der vollen Durchgangsöffnung des Ventils so bemessen sind, daß sie beim geschlossenen
Ventil auf das strömende Mittel drosselnd wirken und daß in dem an den Antriebszylinder
angeschlossenen Ventilraum ein Steuerorgan für den Ventilteller angeordnet ist,
derart, daß der Ventilkörper je nach der Größe der zum Betätigen des Antriebes erforderlichen
Energie, insbesondere je nachdem ob eine normale Schaltung oder Leerschaltung herbeigeführt
wird, geöffnet oder geschlossen gehalten wird.
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Gemäß einem weiteren Vorschlag nach der Erfindung sind Mittel vorgesehen,
die bewirken, daß der Ventilkörper in seiner geöffneten Lage ständig bei voller
Öffnungsweite so lange unabhängig von etwaigen Druckschwankungen verbleibt, bis
das Betätigungsventil. geschlossen wird.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht. Fig. = zeigt ein als bauliche Einheit ausgebildetes und Fig. 2
ein in dem Deckel eines Antriebszylinders eingebautes Ventil für Druckluftantriebe
elektrischer Schalter, z. B. Expansionsschalter.
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Das Ventilgehäuse i mit dem Sitz 2 nimmt einen tellerförmigen Ventilkörper
3 auf, der das Innere des Ventilgehäuses in zwei Räume q. und 5 aufteilt. Der Raum
q. ist an ein nicht dargestelltes Betätigungsventil und der Raum 5 an den aus der
Zeichnung ebenfalls nicht ersichtlichen Antriebszylinder angeschlossen. Die Räume
q. und 5 stehen miteinander ständig in offener Verbindung. Zu diesem Zweck ist der
mit einer konischen Dichtungsfläche versehene Ventilkörper 3 mit einem oder mehreren
Kanälen 6 ausgerüstet. Die Kanäle 6 sind gegenüber der vollen Durchgangsöffnung
des Ventils so bemessen, daß sie beim geschlossenen Ventil auf das strömende Mittel
drosselnd wirken. Statt dessen können in den Wandungen des Ventilgehäuses bzw. des
Ventilsitzes Kanäle vorgesehen werden, die die Räume q. und 5 miteinander verbinden.
Der Ventilkörper 3 wird von einem verhältnismäßig kurzen Stößel 8 getragen, der
mit einem Steuerkolben 9 versehen ist, auf dem eine elastische Membran io z. B.
aus Gummi angebracht ist, die den gleichen Ansprechdruck des Ventils wie ein genaustens
eingepaßter Steuerkolben gewährleistet.
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Die Membran io schließt einen glockenförmigen Hohlkörper 12 ab, der
zentrisch in dem Raum 5 vorgesehen ist. Die Bohrung des Hohlkörpers i2 ist um so
viel größer als der Steuerkolben 9, daß zwischen dem Steuerkolben 9 und der die
Bohrung bildenden Innenfläche des Hohlkörpers eine schmale, freie Ringfläche entsteht.
Der Hohlkörper i2 ist mit dem Ventilgehäuse i aus ein und demselben Metallstück,
insbesondere aus einem Gußstück ausgeführt. Zu diesem Zweck sind im Innern des Ventilgehäuses
mehrere, z. B. zwei den Hohlkörper tragende Rippen 14 vorgesehen. Das Innere des
Hohlkörpers 12 ist mit der Außenluft mittels mindestens eines in einer der Rippen
1q. vorgesehenen Kanals 15 verbunden.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2, gemäß welcher das Ventilgehäuse
i zugleich als Deckel für den Antriebszylinder dient, finden im wesentlichen die
gleichen, mit den gleichen Bezugszeichen wie in der Fig. i bezeichneten Teile Verwendung.
Die Fläche des Steuerkolbens 9 ist hierbei größer gewählt als die Durchströmungsöffnung,
die durch den Ventilsitz begrenzt ist. Die Rippen für den Hohlkörper 12 riebst dem
Kanal für die Verbindung- mit der Außenluft sind hierbei nicht ersichtlich, da die
beiden Rippen in Richtung senkrecht -zur Zeichenebene verlaufen und die Fig. 2 einen
Schnitt durch die mittlere Symmetrieebene darstellt.
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Wird das Betätigungsventil für den Antriebszylinder geöffnet, so strömt
durch die kleinen, drosselnd wirkenden Verbindungskanäle von Raum q. nach Raum 5
des Ventils Druckluft und setzt einen in der Zeichnung nicht ersichtlichen Kolben
des Antriebs langsam in Bewegung. Wird vom Antrieb nun normale Arbeit verlangt,
so steigt der Druck im Zylinder rasch an und hebt den Ventilkörper 3 vom Ventilsitz
2-ab. Der frei werdende große Durchströmungsquerschnitt läßt die Luft nun ungehindert
durchtreten, und der Antriebszylinder erhält seine verlangte Luftfüllung.
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Wird beim Leerschalter vom Antrieb jedoch nicht die normale, sondern
eine wesentlich kleinere Energie verlangt, so wird der Ventilkörper 3 vom Ventilsitz
nicht abgehoben, da die abgedrosselte Druckluft keine große Gegenkraft vorfindet,
die zu überwinden wäre, so daß der Antriebskolben verschoben wird, ohne daß der
Druck die Ansprechswerte des Druckes für den Steuerkolben 9 erreicht. Der Antriebsmechanismus
bewegt sich jetzt entsprechend der starkenf Drosselung der Luftzufuhr durch die
Verbindungskanäle von Raum q. nach Raum 5 mit kleiner Geschwindigkeit in seine Endstellung.
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Die Verbindung des Inneren des Hohlkörpers i2 mit der Außenluft bewirkt
nach
Öffnung des Ventils, daß kein Pendeln auftritt und kein Schließen
mehr erfolgt, auch wenn der gemäß dem Füllungsdiagramm aufgenommene Druck wieder
unter den Ansprechdruck sinkt. Erst nach Schließen des Betätigungsventils gelangt
auch der Ventilkörper 3 in seine Schließstellung. Die Rückführung des Ventilkörpers
3 in seine, geschlossene Bereitschaftsstellung übernimmt eine im Inneren des Hohlkörpers
12 vorgesehene Druckfeder 16, wobei im Hohll:örper ein insbesondere als Stoßdämpfer
dienender Gummiring 17 vorgesehen ist.