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Ventil mit umkehrbarer Druckimpulssteuerung Die Erfindung bezieht
sich auf ein Ventil, dessen Ventilkegel durch eine Ventilstange: mit einer Arbeitsmembran
verbunden ist, welche unter der, Wirkung eines sie beaufschlagenden Impulsdruckes
steht und den Ventilkegel entgegen der Wirkung einer Rückdruckfeder in seine Schließstellung
oder in seine öffnungsstellung zu bringen sucht. Vorzugsweise betrifft die Erfindung
Ventile dieser Art, bei denen der die Ausschläge der Arbeitsmembran bewirkende Impulsdruck
durch eine entsprechend gesteuerte Hilfsdruckenergie, wie z. B. Preßluft oder Preßflüssigkeit,
hervorgerufen wird. Die Arbeitsmembran ist hierbei zweckmäßig scheibenförmig ausgebildet,
kann aber gegebenenfalls auch aus einer Wellrohrmembran oder einem Federrohrbalg
bestehen.
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Es ist bekannt, die Funktion solcher Ventile dadurch umkehrbar zu
machen, d. h. das Schließen des Ventils wahlweise entweder beim Ansteigen des Impulsdruckes
oder beim Absinken des Impulsdruckes herbeizuführen, daß die Arbeitsmembran entweder
von der einen Seite oder von der anderen Seite vom Impulsdruck beaufschlagt wird.
In diesem Fall ist es notwendig, auch die Wirkungsrichtung der Rückdruckfeder umzukehren.
Die bisher zu diesem Zweck vorgeschlagenen Ventilkonstruktionen sind verhältnismäßig
kompliziert, platzraubend und teuer, vor allem dann; wenn gleichzeitig eine Änderung
der jeweiligen Federvorspannung möglich sein soll.
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Durch die Erfindung wird bezweckt, diese Mängel zu beseitigen und
ein Ventil zu schaffen, welches mit einfachen, raumsparenden und bequem zu betätigenden
Mitteln auf die eine oder andere Arbeitsweise umgestellt werden kann, bei der die
mit der Arbeitsmembran und dem Ventilkegel
verbundene Ventilstange
unter der Wirkung des steigenden Impulsdruckes entweder aus der Öffnungsgrundstellung
des Ventilkegels in dessen Schließwirkstellung oder aus der Schließgrundstellung
des Ventilkegels in dessen Offnungswirkstellung verschoben wird.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen .darin, daß die Rückdruekfeder
gleichmäßig zwischen zwei ortsfest gehaltenen Stützanschlägen und zwei mit der axial
verschiebbaren Ventilstange verbundenen Mitnehmeranschlägen gelagert ist und bei
einer unter der Wirkung des steigenden Impulsdruckes auf .die eine oder andere Membranseite
stattfindenden Verschiebungsbewegung der Ventilstange aus der einen oder anderen
Grundstellung in die jeweils zugehörige Wirkstellung entweder von dem einen Mitnehmeranschlag
oder von dem anderen Mitnehmeranschlag mitgenommen und gegen den jeweils gegenüberliegenden
ortsfesten StÜtzanschlag zusammengedrückt wird.
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Die Mittel zur willkürlichen Versetzung der Ventilstange aus der einen
in die andere Ventilkegelgrundstellung ohne Beeinflussung der Rückdruckfeder können
praktisch in verschiedener Weise ausgebildet sein.
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Gemäß einer besonders vorteilhaf ten Ausführungsform der Erfindung
ist die den Ventilkegel, die Arbeitsmembran und die beiden Mitnehmeranschläge tragende
Ventilstange mittels der ortsfesten Stützanschläge in dem Raum zwischen dem Ventilgehäuse
und dem Membrangehäuse axial verschiebbar. In einfacher Weise kann dies mit Hilfe
von Muttern geschehen, die auf mit Gewinde versehenen, parallel zur Ventilspindel
zwischen Ventilgehäuse und Membrangehäuse angeordneten Stehbolzen od. dgl. hoch-
und niederschraubbar sind und hierbei die auf .den Stehbolzen geführten, vorzugsweise
fianschförmigen Stützanschläge zusammen mit der Rückdruckfeder und der Ventilstange
gegenüber der aus dem Ventilgehäuse, dem Membrangehäuse und den .diese beiden Gehäuse
verbindenden Stehbolzen bestehenden Einheit nach oben oder unten verschieben.
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Gemäß einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung wird zwecks
willkürlicher Änderung der Ventilgrundstellung lediglich die Ventilstange mit dem
Ventilkegel und der Arbeitsmembran axial gegenüber den in ihrer neutralen Mittelstellung
verbleibenden Mitnehmeranschlägen und den in ihrer ortsfesten Lage verbleibenden
Stützanschlägen nach oben oder nach unten verschoben und in der jeweils eingestellten
Grundstellung wieder fixiert. Diese Verschiebung kann z. B. durch eine die Mitnehmeranschläge
tragende drehbare Mutter bewirkt werden, bei deren Drehung die mit einem Spindelgewfinde
in das Muttergewinde eingreifende Ventilstange hoch- und niederschraubbar ist.
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Die Mitnehmeranschläge können beide unmittelbar an der Ventilstange
befestigt sein. Wenn aber z. B. an der Ventilstange noch ein Dichtungs- bzw. Entlastungsfederrohr
vorgesehen ist, würde bei dieser Anordnung die Baulänge des Ventils verhältnismäßig
groß werden. Es ist daher in solchen praktisch hauptsächlich vorkommenden Fällen
zweckmäßiger, die beiden Mitnehmeranschläge an einem Rohrstück zu befestigen, welches
z. B. unterhalb des genannten Federrohres mit der Ventilstange verbunden ist und
welches um das Federrohr bzw. dessen Gehäuse herum nach oben ragt.
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Mit Hilfe einer wie vorstehend ausgebildeten Einrichtung kann die
Umkehrung der Ventilfunktion sehr bequem und rasch herbeigeführt werden, ohne daß
hierzu ein Ausbau des Ventils erforderlich ist. Auch kann die Rückdruckfeder mit
den Verstellmitteln ohne Schwierigkeiten zwischen dem Ventilgehäuse und dem Membrangehäuse
angeordnet werden.
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Ferner ermöglicht die Erfindung auch unbeschadet der Umkehrbarkeit
der Ventilfunktion eine sehr einfache Änderung der jeweiligen Vorspannung der Rückdruckfeder.
Zu diesem Zweck braucht nur der eine oder der andere ortsfest gehaltene Stützanschlag
auf seiner Führung, z. B. auf den Stehbolzen, mit Hilfe der Muttern entsprechend
verschoben werden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsformen beispielsweise
veranschaulicht. Fig. i zeigt im Längsschnitt ein Ventil, welches bei steigendem
Impulsdruck schließen soll, in seiner Öffnungsgrundstellung; Fig. 2 zeigt das Ventil
nach Fig. i in seiner Schließwirkstellung; Fig. 3 zeigt das Ventil nach Fig. i in
umgekehrter Funktion, in der es bei steigendem Impulsdruck öffnen soll, in seiner
Schließgrundstellung; Fig. q. zeigt das Ventil nach Fig. 3 in seiner Öffnungswirkstellung;
Fig. 5 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform eines Ventils, welches bei steigendem
Impulsdruck schließen soll, in seiner öffnungsgrundstellung; Fig.6 zeigt das Ventil
nach Fig.5 in seiner Schließwirkstellung; Fig.7 zeigt das Ventil nach Fig. 5 in
umgekehrter Funktion, in der es bei steigendem Impulsdruck öffnen soll, in seiner
Schließgrundstellung, und Fig. 8 zeigt schließlich das Ventil nach Fig. 7 in seineir
Öffnungswirkstellung.
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In der Zeichnung sind die einzelnen Teile der veranschaulichten Ventile
hauptsächlich in den Fig. i bzw. 5 bezeichnet worden, da die Fig. 2 bis q. bzw.
6 bis 8 jeweils nur andere Stellungen der Ventile gemäß Fig. i bzw. 5 zeigen. Auch
sind wesensgleiche Teile in beiden Ausführungsformen mit gleichen Bezeichnungen
versehen.
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Gemäß diesen Ausführungsbeispielen besitzt jedes Ventil ein Ventilgehäuse
i mit dem Ventildurchgang 2, das über einen Anschlußfiansch 3 mit Stehbolzen q.
verbunden ist, an deren untere Enden ein Membrangehäu.se 5, 6 angeschlossen ist.
Mit dem Ventildurchgang 2 arbeitet ein Einsitzventilkegel 7 zusammen, der am oberen
Ende einer Ventilstange 8 sitzt, an deren unterem Ende eine in dem Membrangehäuse
5, 6 eingespannte Arbeitsmembran 9 befestigt ist. Die Arbeitsmembran 9 teilt das
Membrangehäuse 5, 6 in einen unteren Impulsdruckraum io mit einer Druckeinlaßöffnung
i i und einen
oberen Impulsdruckraum 12 mit einer Druckeinlaßöffnung
13.
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Mit der Ventilstange 8 ist ein konzentrisch zu dem Dichtungsrohr 16
verlaufendes Mitnehmerrohr 18 verbunden, welches an beiden Enden einen z. B. ringförmigen
Mitnehmeran.schlag i9 bzw. 2o trägt. Gegenüber diesen Mitnehmeranschlägen i9 und
2o befinden sich zwei entsprechende, auf den Stehbolzen q. ortsfest gehaltene Stützanschläge
2i bzw. 22, die z. B. ring- oder flanschförmig ausgebildet sind und eine derart
bemessene innere Öffnung besitzen, daß die mit der Ventilstange 8 beweglichen Mitnehmeran.schläge
i9 und 2o axial durch die Stützanschläge 21 und 22 hindurchbewegt werden können.
Zwischen dem oberen Mitnehmeranschlag i9 und dem oberen Stützanschlag 21 einerseits
und dem unteren Mitnehmeranschlag 2o und dem unteren Stützanschlag 22 andererseits
ist eine Rückdruckfeder 23 derart gelagert, daß sie sich an ihren beiden Enden sowohl
gegen einen der beiden ortsfesten Stützanschläge 2i, 22 als auch gegen einen der
beiden beweglichen Mitnehmeranschläge i9, 2o legen kann. Vorzugsweise erfolgt diese.gleichzeitige
oder wechselseitige Abstützung unter Vermittlung von Zwischenringen 24 bzw. 25,
welche teilweise im Bereich der ringförmigen Mitnehmeranschläge i9, 2o und teilweise
im Bereich der ringförmigen Stützanschläge 21, 22 liegen und von der Rückdruckfeder
23 jeweils gegen mindestens einen der Anschläge gepreßt werden.
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Bis dahin sind die Ventile nach Fig. i bis q. und nach Fig. 5 bis
8 im wesentlichen einander gleich. Bei der Ausführungsform nach Fig. i bis q. werden
nun die ortsfesten Stützanschläge 21 und 22 durch Muttern 26 bzw. 27, welche auf
den in diesem Falle oben und unten mit Gewinde versehenen Stehbolzen q. verschraubbar
sind, in ihrer Lage festgehalten. Durch einfaches Hochschrauben dieser Muttern 26
und 27 kann die Ventilstange 8 mit Ventilkegel 7, Membran 9, Mitnehmerrohr 18 mit
den Mitnehmeranschlägen 19, 2o, den Stützanschlägen 21, 22 und der Rückdruckfeder
23 aus der in Fig. i dargestellten Öffnungsgrundstellung in die in Fig.3 dargestellte
Schließgrundstellung nach oben verschoben werden, wobei sich die gegenseitige Lage
dieser Teile in keiner Weise ändert.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig.5 bis 8 dagegen ist ein unterer
Abschnitt der Ventilstange 8 mit einem Gewinde 28 versehen, auf das eine Mutter
29 geschraubt ist, die formschlüssig, aber drehbar mit dem Mitnehmerrohr 18 verbunden
ist. Wird die Mutter 29 gedreht, so kann dadurch die Ventilstange 8 samt Kegel 7
und Membran 9 wie eine Spindel aus der in Fig.5 dargestellten Üffnungsgrundstellung
in die in Fig. 7 dargestellte Schließgrundstellung nach oben verschoben werden.
Die Stützanschlagflansche 21 und 22 können hierbei, da sie an sich ebensowenig wie
die Rückdruckfeder 23 und die Mitnehmeranschläge i9, 2o bei dieser Umstellung ihre
Lage zu ändern brauchen, ständig gegen entsprechende Bundabsätze der Stehbolzen
liegen. Sie können aber auch zwecks Änderung der Federvorspannung auf den Stehbolzen
verschiebbar bzw. einstellbar gelagert sein: Die Wirkungsweise beider Ausführungsformen
ist, abgesehen von der geschilderten verschiedenartigen Umstellungsweise, im wesentlichen
die gleiche. Nimmt die Ventilstange 8 mit dem Kegel 7 und der Arbeitsmembran 9 die
in Fig. i bzw. dargestellte Öffnungsgrundstellung ein, dann soll das Ventil beim
Ansteigen des in diesem Falle durch die Öffnung i i in den unteren Impulsdruckraum
io eingeführten Impulsdruckes geschlossen werden. Der in Fig.2 bzw. 6 durch Pfeile
angedeutete Impulsdruck hebt die Arbeitsmembran 9 mit der Ventilstange 8 und dem
Ventilkegel 7 nach oben. Bei dieser Hubbewegung nimmt der untere Mitnehmeranschlag
2o den unteren Zwischenring 25 mit und spannt dadurch die Rückdruckfeder 23, welche
sich oben dann nur noch über den oberen Zwischenring 24 gegen den oberen Stützanschlag
21 abstützt, wie aus Fig. 2 bzw. 6 ersichtlich ist. Sinkt der Impulsdruck im Raum
io wieder, dann drückt die Rückdruckfeder 23 die Ventilstange 8 in die in Fig. i
bzw. 5 dargestellte Ausgangsstellung zurück, in der das Ventil geöffnet ist.
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Zwecks Umkehrung dieser Ventilfunktion wird die Ventilstange 8 mit
dem Kegel 7 und der Membran 9 entweder zusammen mit der Feder und den Anschlägen
oder allein aus der in Fig. i bzw. 5 dargestellten Öffnungsgrundstellung in die
in Fig. 3 bzw. 7 dargestellte Schließgrundstellung gehoben. Gleichzeitig wird der
Impulsdruck umgesteuert und nunmehr durch die Öffnung 13 in den oberen Impulsdruckraum
12 eingeführt. Steigt der Impulsdruck so hoch an, daß die auf die Membran 9 ausgeübte
Impulskraft die Gegenkraft der Rückdruckfeder 23 überwindet, dann wird die Membran
heruntergedrückt und die Ventilstange 8 mit dem Ventilkegel 7 in die in Fig. q.
bzw. 8 dargestellte Lage herabgezogen, in welcher das Ventil geöffnet ist. Die Wirkung
des Impulsdruckes ist in Fig. q. und 8 durch die eingezeichneten Pfeile angedeutet.
Bei dieser Abwärtsbewegung nimmt der obere Mitnehmeranschlag i9 den oberen Zwischenring
24 mit nach unten, wobei die Feder 23 gespannt wird; da ihr unteres Ende durch den
unteren Zwischenring 25 von dem unteren Stützanschlag 22 abgestützt wird. Sinkt
der Impulsdruck, so führt die Rückdruckfeder die Ventilstange mit dem Kegel und
der Membran wieder in die Ausgangsstellung gemäß Fig. 3 bzw. 7 zurück und schließt
.das Ventil.
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Die Vorspannung der Rückdruckfeder 23 kann z. B. im Falle der Fig.
i und 2 durch entsprechendes Herabschrauben der oberen Muttern 26, im Falle der
Fig. 3 und q. durch Heraufschrauben der unteren Muttern 27 leicht geändert werden.
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Entsprechende Reguliermöglichkeiten können auch bei der Ausführungsform
nach Fig.5 bis 8 vorgesehen werden. Im übrigen beschränkt sich die Erfindung auch
hinsichtlich sonstiger Einzelheiten nicht auf die vorstehend beschriebenen und in
der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele, sondern sie umfaßt alle Varianten
im Rahmen des wesentlichen Erfindungsgedankens. So kann z. B.
die
Arbeitsmembran auch als Wellrohrbalg ausgebildet sein, und der Ventilkegel, dessen
Anordnung und Entlastung können abweichend gestaltet werden. Die Mitnehmeranschläge
ig, 2o und die Stützanschläge 2i, 22 können auch als Nasen oder Finger ausgebildet
sein, und ihre Anordnung an der Ventilstange 8 bzw. an den ortsfesten Halterungen
oder Führungen kann in verschiedener Weise vorgenommen werden.