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Schnellschluß-Hochdruck-Absperrventil für hydraulische Anlagen Die
Erfindung betrifft ein Schnellschluß-Hochdruck-Absperrventil für hydraulische Anlagen,
bei dem der Schließkörper a:ls Kolben ausgebildet ist; über dem der Schließdruck
gesteuert wird'. Bei diesen Hochdruck-Absperrventilen: sind zwei Steuerventile für
den, Schließdruck erforderlich, und zwar ein: Eimaß- und ein Auslaßventl. Es ist
bekannt, getrennt von dem Ventil eine sogenannte Zweiventilsteuerung mit freiläufiger
Schließbewegung der Ventile vorzusehen.. Mit dieser Steuerung konnte, man bereits.
einen schnellen Schluß des Ventils hervorbringen. Nachteilig ist jedoch, daß die,
freiläufig, lediglich unter dem Flüssigkeitsdruck schließendem: kleinen; Steuerve:ntile
leicht zu Undichtigkeiten neigen,. Günstiger sind' Absperrungen" bei denen beide,
Steuerventile durch Spindelkraft auf ihren Sitz gepreßt werden. Dann sind, aber
zwei Ventile zu betätigen, und der Zeitaufwand für das Schließen; und öffnen des
Hauptveintils wird :dadurch vergrößert, so, da,ß man von einem Schneillschlußventil
nicht mehr sprechen kann.
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Nach der Erfindung werden, in besonders einfacher Weise bei Anwendung
von Steuerventilen nach Art von Absperrungen. die Voraussetzungen. für einen Schneillschluß
geschaffen, dadurch, da ß in einem Steuergehäuse zwischen; zwei in. einer Achse
liegenden. Ventilsitzen für den Einlaß und den Auslaß des Druckmittels für den Schließdruck
ein, Ventilkörper mit den zugehörigen, Sitzflächen, vorgesehen ist, der durch die
mit der Antriebsspindel zu erzeugende, Kraft in der einen und der anderen Richtung
auf seinen Sitz gepr@eßt wird. Jetzt ist lediglich jeweils ein kleiner Spindelhub
für
das Öffnen und das Schließen des Ventils in der einen oder -der anderen Richtung
auszuführen, wodurch augenblicklich die Umsteuerung des Hauptventils erfolgt.
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Das Steuergehäuse, kann -getrennt von. dem Gehäuse des Hauptventils
angeordnet sein. Besondere Vorteile bietet es aber, wenn der Schließkörper des Hauptventils
gleichzeitig als Steuergehäuse benutzt wird, mit welchem die Ventilspindel Kraftschluß
hat. Dann; fallen jegliche Verbindungsleitungen zum Steuergehäuse weg, und die Kanäle
können: in dem Schließkörper untergeb-ra:cht wer'-de'n, so daß auch das Gehäuse
selbst weitgehend von Druckmittelkanäle n frei. ist. Diese Gestaltung ist erst durch
die erfindungswesentliche achsgleiche Anordnung des Einlaß- und des Auslä.3ventils
mit einer gemeinsamen Spindel möglich geworden.
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Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, den Steuerventilen in
an sich bekannter Weise zwei Rückschla:gventile zuzuordnen, von, denen: das eine
unter dem Druck über dem Ventilsitz und da:s 'andere unter dem Druck unter dem Ventilsitz
des Absperrventils öffnet, so, :daß das Absperrventil für beide Durchflußrichtungen
verwendbar ist. Da,s geschieht in baulicher einfachster Weise dadurch, da,ß diese
Rückschlagventile in dem Steuerkörper übereinander gleichachsig zu dem Steuerventilkö:rper
angeordnet werden. Für dein gesamten' Steuerventileinbau genügt dann eine einzige
Längsbohrung.
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An Hand der 7eichn:üng ist die Erfindung näher erläutert, und zwar
zeigt Abb. rein Ausführungsbeispiel mit einem vorn Hauptventil getrennten Steuergehäuse,
Abb. 2 ein Ausführungsbeispiel mit als Steuergehäuse ausgebildetem Schließkolben.
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In dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i ist das Ventilgehäuse mit i,
der Gehäusedeckel mit 2 und der Schließko-lben mit 3 bezeichnet. Der letztere hat
an seinem unteren Ende eine Sitzfläche 4, die mit einem am Ventilgehäuse i oder
einem n.icnt dargestellten Ventilkorb vorgesehenen Ventilsitz zwischen den Anschlußkanälen
6 und 7 zusammentvirkt. Ferner hat der SchließkodbZmn 3 eine in Schließrichtung
zeigende Ringfläche 8, auf welcher der Druck im Kanal 6 lastet, während der Druck
im Kanal 7 an, der unteren Stirnfläche g des Schließkolbens 3 wirksam ist. Auf der
oberen Stirnfläche zo des Schließkolbens 3 lastet der Schließdruck, und zwar ist
.diese Fläche zur Erzielung einer großen Schließkraft erheblich größer als die Flächen
8 und g. Zur Gewinnung dieser großen .Fläche ist der Kolben 3 bei r i nochmals <^,bgesetzt.
Der unter der Fläche ii gebildete Ringraun 12 ist mit der freien Atmosphäre durch
eine Bohrung 13 des Gehäusedeckels a verbunden und datier unbelastet. Der mit 14
bezeichnete Schließdruckraum sowie !der Anschlußkanal, durch den das Druckmittel
einströmt, z. B. der Kanal 6, sind durch Leitungen 15 und 16 mit einem Steue@r-Tehäuse
17 verbunden.
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Das Steuergehäuse 17 hat eine. zylindrische Bohrung, in. der mit einem
von: oben einschraubbaren Verschlußstopfen 18 ein aus baulichen Grün. dem zweiteilig
ausgeführter Ventilkomb- ig festgehalten wird. In dem Ventilkorb ig ist ein Ventilkörper
2o mit einer Spindel, z. B.. einer Gewindespindelzi, axial bewegbar. Die Spindel
21 ist mit ihrem Gewinde 22 unterhalb des Verschlußstopfen:s 18 in den Ventilkorb,
ig eingeschraubt, durchdringt den. mit einer Dichtung 23 versehenem Verschlußstopfen
und trägt außen ein Handrad 24. Der Ventilkörper 2o hat an den beiden Enden Sitzflächen
25 und 26, zu denen Sitzflächen, 2,7 und 28 im Ventilkorb ig gehören. Die:
Räume über bzw. unter den; Sitzflächen. stehen beispielsweise durch einen Kanal
2g des Ventilkörpers ständig miteinander in Verbindung. An die eine Sitzfläche 27
führt von unten her ein: I-Canal 3o, der, mit der vom Eins.trömraum 6 des Hauptventils
kommenden Leitung 16 verbunden ist. Der Raum über der Sitzfläche 27 steht durch
einen Kanal 31 mit der, vom Schließdruckraum 14 des Hauptventils kommenden
Leitung 15 in Verbindung. Der Raum über der Sitzfläche 28 hat durch einem, Kanal
32 mit d°r freien. Atmosphäre Verbindung: An der Austrittsstelle des Kanals 32 ist
eine Drosselöffnung 33 vorgesehen. Wenndie Einströmung in das Hauptventil durch
den Kanal 7 erfolgt, so ist der Kanal 3o des Steuergehäuses durch die strichpunktiert
gezeichnete Leitung 34 an den Kanal 7 angeschlossen. Für deal Fall, daß das Ventil
sowohl für Einströmung in den Kanal 6 als auch für Einströmung in den Kanal 7 benutzt
werden soll, werden beide Leitungeiz 16 und. 34 vorgesehen.. In diesem Fall
müssen: aber in diesen Leitungen Drosselstellen 35 und 36 vorgesehen werden, die
im vorliegenden Fall an den Mündungsstellen, des@ Kanals 30 angeordnet sind.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Die Abb. i zeigt das Ventil in der
Geschlossenstellung, d. h. der Schließkolben 3 ruht mit seiner Sitzfläche, 4 auf
dem Sitz 5. Dabei ist der SteuerventilkÖrper 2o in solcher Lage, :daß er mit seiner
Sitzfläche 26 auf den Sitz 2:8, gepreßt wird.. Dann, ist der Druckmittelweg vom
dem Kanal 6 bzw. dem Kanal 7 über die Kanäle 30 und 3 i und die Leitung 15
nach dem Schlieißdruckraum 14 frei, so d:aß dieser unter Drück steht. Der Schließkolben
3 wird also mit großer Kraft auf den 'Sitz 5 gepreßt. Soll das Ventil geöffneit
werden, so, wird der Steuerventilkörper 2o in die andere Endstellung bewegt, so,
aß die Sitzfläche 25 gegen den Sitz 26 gepreßt wird. Nunmehr ist die Verbindung
zwischen, d.em Einströmraum 6 bzw. 7 und dem. Schließdruckraum i4 unterbrochen,
und der Schließdruck kann sich durch die Leitung 15, die Bohrung 2g des Ventilkörpers
2o und, den Kanal 3a entspannen. Der Schließkolben 3 wird dann durch die an der
Ringfläche 8 oder der Stirnfläche g wirkende Kraft von seinem Sitz 5 abbewegt, so
d'aß das Druckmittel zwischen, den Kanälen 6 und 7 strömen kann:. Die bei der Öffnungsbewegung
des Schließkolbens 3 aus dem Schließ@druclcraum 14 verdrängte Flüssigkeitsmenge
strömt dann durch den Kanal 32 und die Drosselstelle 33 ins Freie. Das Ausmaß der
Drossehing
des Abflusses an der Drosselstelle bestimmt die, Bewegungsgeschwindigkeit
des Schließkolbens 3.
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Der Hub> des Steuerventilkörpers 2o ist klein. Er beträgt nur wenige
Millimeter. Man kann also durch eine geringfügige Drehung des Handrades 24 mit geringem
Zeit- und Kraftaufwand. die! Umschaltung des Ventils bewirken. Solange während der
Umstellung beide! Sitze! 2@5 und 26 des Steuerv entilkörpers 2o von ihren Sitzen
27 und 28 frei sind, strömt eine- kleine Flüssigkeitsmenge von der Leitung 16 bzw.
34 über den. Kanal 3o, die Bohrung 29 und den: Kanal 32 ins: Freie.
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Wenn das Ventil für beide Durchflußrichtungen. gebraucht werden soll,
also die beiden Leitungen 16 und 34 vorgesehen sind, so. strömt auch bei geschlossenem
Ventil ständig Flüssigkeit unter Umgehung des Ventilsitzes durch die Leitungen 16"
30 und 34 in der einen oder der anderen Richtung. Damit diese umströmende
Flüssigkeitsmenge klein. bleibt und in, dem Kanal 30 und den anisschließenden
Kanälen der notwendige Schließdruck gewährleistet ist, sind die Drosselstellen 35
und 36 vorgesehen.
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. In dem Aus,führungsbeispiel nach Abb. 2 ist das Ventilgehäuse mit
4i, der in :diesem Fall von oben her Gehäusedeckel mit 42 und der Schließkolben
mit 43 bezeichnet. Der Gehäusedeckel 42 hält einen aus baulichen Gründen zweiteilig
ausgeführten: Ventilkorb 44 zur -Führung des Schließkolbens .43 fest. Der Schluß
des Ventils erfolgt durch Zusammenwirken einer Sitzfläche 45 des Schließkolbens
43, mit einer Sitzfläche 46, am Ventilkorb 44 zwischen den beiden Anschlußkanälen:
47 und. 48. Der Schließkolben 43 ist in gleicher Weisee wie ! beim Ausführungsbeispiel
Abb. i mit einer Ringfläche 49 versehen, an welcher der Druck in den Kanal 47 über
dem Ventilsitz 45 wirksam ist, während d'eT Druck in den Kanal 48 die untere Stirnfläche
5o des Schließkolbens 43 belastet. Ferner ist am Schließkolben 43 ein Absatz 51
zur Erzielung einer großen. oberen Stirnfläche 52 für die Übertragung des Druckes
im Schließdruckraum 53 vorgesehen. Der unter dem Absatz 51 gebildete Ringraum 54
ist mit der freien Atmosphäre verbunden und daher ständig drucklos.
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Das Ausführungsbeispiel nach Abb.2 unterscheidet sich von dem nach
Abb. i im wesentlichen dadurch, .da.ß der Schließkolben 43 gleilcbzeitig als Steuergehäuse
ausgebildet ist, also die, Funktion: des Steuergehäuses 17 des Ausführungsbeispiels
der Ab.b,. i hat. Zu diesem Zweck ist der Schließkolben 43 mit einem zylindrischen.
Fortsatz 55 durch den Deckel 42 des Ventilgehäuses gleitend hindurchgeführt. Eine,
Dichtung 56, die durch eine zur Führung des Kolbe:nfortsatzes 55 dienende Schra.ubbüchse
57 gehalten wird; dichtet dien Schließdruckraum 53 nach außen ab.
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Der Schließkolben 43 ist längs durchbohrt. Oben ist die! Bohrung durch
einen Schraubstopfen 58 abgeschlossen, der einen aus baulichen Gründen mehrteilig
ausgeführten Ventilkorb 59 gegen einen Absatz der Bohrung preßt. In dem oberen Teil
des Ventilkörpers 59 ist der Steuerventilkörper 6o mit einer Spindel, z. B. einer
Gewindespindel 62, a.xi'al bewegbar. Die Spindel 62 ist mit ihrem Gewinde 63 in:
den Ventilkorb 59 dicht unter dem Schraubstopfen 58 eingeschraubt. Sie hat also
über dem Ventilkorb. 59- und dem Schraubstopfen 58 Kra,ftschluß mit dem Schließkolben,
43. Der Steuerventilkörper 6o hat wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i oben,
und unten Sitzflächen 64 und 65, zu denen im Ventilkorb- 59 Sitzflächen: 66 und
67 gehören. Eine Bohrung 68 des Steuerventilkörpers 69 verbindet die Räume über
der Sitzfläche 6'6 und. unter der Sitzfläche 67 miteinander. Dier Steuerv entilkörper
6o ist mit der Gewindespindel 62 durch eine Kupplunigsmuffe 69 verbunden, die Kra,ftschluß
nach beiden Richtungen gestattet. Am oberen E.nd!e trägt die Spindel 62 ein Ha,n:d'rad'
70.
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Unterhalb des Steuerventilkörpers 69 sind in dem Ventilkorb, 59 zwei,
Rückschlagventile! 71 und 72 in der gleichen Achse angeordnet. Das untere Rücks@chlagventil
schließt nach unten und das obere! Rückschlagventil nach oben. Zwischen dein, beiden.
Rückschlagventilen wird vorzugsweise eine, schwache Druckfeder angeordnet, die,
so bemessen isst, d:aß, sie! das unbelastete Rückschlag= ventil in die Geschlossenstellunig
bewegen kann. Die Ve!ntillrö,rper 7i und 72 sind, mit Bohrungen: 73 und 74 versehen,
so daß zwischen sie Druckmittel treten kann. Von dem Kanal 47 führen Kanäle 75,
76, 77 und 78 des Ventilkorbes 44, des Schließkörpers 43 sowie des Ventilkorbes
59 vor das kückschlagventil7i. Hinter diesem führen Kanäle 79 und 8o über den unteren
Sitz 66 des Steuerventils sowie Kanäle 81 und 82 nach denn Schlie!ßdruckraum 53.
Dasi untere Rückschla:gventil 72 steht über den Kanälen 83 und; 84 des Schließkolbens
43 und des Ventilkorbes 59 unter dem Druck im Kanal 48 und kann diesen über die,
Kanäle 74 und 73 der beiden Rückschlagventilkörp.er sowie die bereits erwähnten
Kanäle 79 bis 82 mit dem Schließdruckrau.m 53 verbinden, bzw. von diesem abschließen,.
Der Raum über dem oberen Sitz 67 des Steuerventils hat durch Kanäle 85, 86, 87,
88', 89 und 9o in dem Ventilkorb-59, dem Schließkolbenfortsatz 55, d'er Schraubbüchse
57 und dem Gehäuse.d'eekel 42 mit der freien Atmosphäre Verbindung.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Das Ventil ist in der Ges-chlosseinstellung
gezeigt. Dabei ist der Steuerventilkörper 6o in der oberen, Endstellung mit der
Spindel 62 auf den Sitz 6,7 gepreßt. Wenn nun der Eintritt des Druckmittels
durch den Kanal 47 erfolgt, so pflanzt sich der Druck in diesem Kanal durch die
Bohrungen 75, 76#, 77 und 78 fort, wodurch das Rückschlagventil 71 aufgedrückt
wird. Der, Druck kann sich also auch über die Kanäle 79, 8o, 81 und' 82 in den Schließ,druckra,um
53 fortpflanzen, so da,ß der Schließkolben 43 mit großer Kraft auf seinen Sitz 46
gepreßt wird. Gleichzeitig wirkt der Druck durch die Bohrung 73 des Rückschlagventils
71 auf die Rückseite des Rückschlagventils 72 und 'drückt dieses fest auf seinen
Sitz. Zum Öffnen des Ventils wird ,der Steuerventil'körper 6o mit Hilfe der Spindel
62 auf seinen
unteren Sitz 66 gepreßt. -.Dann ist der Druckmittelzufluß
von dem Kanal 47 nach dem Schließdruckraum 53 unterbrochen, und .dieser erhält über
die Kanäle 82, 81, 68 und 85 bis 9o mit .der freien Atmosphäre Verbindung.. Der
Schließdruckraum wind also,druckloys, und der Schließkolben 43 wird durch die auf
die Ringfläche 49 drückende Druckflüssigkeit angehoben. -Die aus dem Schließdruckraum
53 verdrängte Flüssigkeit wird durch die Kanäle 82, 81, 68 und 85 bis 9o ins Freie
ausgeschoben. Die. Offenstellüng des Ventils ist außen sichtbar, indem der Kolhenfortsätz
55 oben zum Vorschein kommt.
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Wenn: das Druckmittel in den Kanal 48 eintritt, so wird bei in der
oberen Endstellung befindlichem Steuerventilkörper 6o von dem durch die Kanäle &3
und; 84 wirkenden Druck das Rückschlagven;til 72 aufgedrückt, und der Druck kann
sich weiter durch die Kanäle 74 und 73 der beiden Rückschlagventile sowie dien Kanäle
79, 80, 8 1 und, 8@ in, den: Schließdruckraum 53 fortpflanzen, so
daß der Schließkolben auf seinem Sitz q:6 gepreßt wird. Das Rückschlagventid 71
wird durch den auf seiner Unterseite wirkendem Druck in: der Geschlossenstellung
gehalten. Durch Niederbewe@gen des Steuerventilkörpers 6o auf seinen unteren Sitz
66 wird die Verbindung das Kanals 48 mit dem Schließdruckraum 53 unterbrochen, und
die Entlastung des Schließdruckraumes sowie das Ausschieben der Flüssigkeit aus
.dem Schließ,druckraum erfolgt wieder durch die Kanäle &i, 68 und &5 bis
go. Die Kraft zum Anheben des Schließkolbens greift diesmal an dessen unterer Stirnfläche
5o an.
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Während des nur wenige Millimeter betragenden Weges des, Steuerventilkärpers
6o von dem einen Sitz zum anderen strömt, je nachdem ob die Druckflüssigkeit in
den Kanal 47 oder in den Kanal 48 einströmt, etwas Flüssigkeit entweder über, die
Kanäle 75, 76, 77 und 78 unter Aufdrücken: des Rückschlagventils 71 oder über die
Kanäle 8:3 und 84 unter Aufdrückendes Rüekschlagventils 72 sowie die Kanäle 74 und
73 nach -dem Kanal 79 und von diesem über den Kanal 8o, den unteren Sitz des Steuerventils
und die Kanäle 85 bis 9o ins Freie.
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Das Ventil nach Abb.. 2 macht äußerlich den Eindruck eines einfachen
Absperrventils, dessen Schließkörper mit einer Spindel bewegt wird. Unterschiedlich
gegenüber einem solchen ist, daß der Hub, der Spindel, der beim Öffnen und Schließen,
des Ventils zurückgelegt werden muß" nur einen kleinen Bruchteil des Hubs des: Schließkörpers
des Ventils beträgt und mit kleinem Krafta'uf'wand durchgeführt werden kann, so
daß. das öffnen und Schließen des Ventils außerordentlich schnell vor sich geht.
Wenn, das Gewinde 63 als Linksgewinde; ausgebildet wird, so erfolgt das öffnen des
Ventils durch eine Linksdrehung und das Schließen des Ventils durch eine Rechtsdrehung
sinnfällig.
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Selbstverständlich können, wenn das Ventil nur für eine Durchflußrichtung
gebraucht wird, die Rückschlagventil0 71 und 72 weggelassen werden. Dann mündet
leer bei Einströmung in den Kanal 47 nur erforderliche Kanal 76 und der bei Einströmung
in den Raum 48 nur erforderliche Kanal 8,3, 84 unmittelbar in den Kanalbö vor dem
Einlaßsitz 66 des Steuerventils, Umgekehrt kann. natürlich auch sinngemäß.; .das
getrennt vom. Hauptventil a,nrgeordnete Steuergehäusei (Abb-. i) mit Rückschlagventilen
für beide Durchflußrichtungen; ausgerüstet werden. Bai .der Ausführungsform nach
Abb. 2 kann auch der Fortsatz 55 düsi Schließkolbens 43 wegfallen. Dann ist die
Spindel 62 gleitend: durch den Gehäusedeckel 2 hindurchzuführen. Wichtig ist nur,
daß. die Spindel mit denn Schließkolben Kraftschluß hat, d. h. daß, ihr Gewinde
in diesen bzw. in; den. Ventilkorb, 59- eingeschraubt ist. Schließlich braucht die
Spindel des Steuerventils auch nicht unbedingt eine Gewindespindel zu sein. Das
Hebern und Seeniken sowie das Anpressen, des Steuerventilkörpers auf seinen.Sitzkönnen
beispielsweise auch mit einem Handhebel erfolgen, der mit einem Nocken an der Spindel
angreift, nur muß wieder im Fall der Abb. 12 ein Kraftschluß der Spindel mit dem
Schließkolben gewahrt bleiben.