AT224416B

AT224416B - Durch ein Strömungsmittel betätigte Steuervorrichtung

Info

Publication number: AT224416B
Application number: AT134561A
Authority: AT
Original assignee: Ross Operating Valve Co
Priority date: 1961-02-17
Filing date: 1961-02-17
Publication date: 1962-11-26

Description

Durch ein Strömungsmittel betätigte Steuervorrichtung
EMI1.1

Auslassstellung dargestellt, kann aber in seine Einlassstellung durch einen Druck gebracht werden, der durch eine Leitung 21 zugeführt wird. Das Ventil 16 wird nachstehend als Empfänger bezeichnet, ob- gleich der Druck in der Leitung 21 direkt dem Motor zugeführt werden kann.

Die Ventilanordnung 11 weist ein Gehäuse 22 auf, welches ein Paar Einlassöffnungen 23 und 24 be- sitzt, die durch Leitungen 25 und 26 mit von Hand betätigbaren Ventilen 13 und 14 verbunden sind. Die- se Ventile 13 und 14, welche nachstehend als Schaltventile bezeichnet werden, sind Dreiwegeventile, von denen jedes eine Einlassverbindung 27 und eine Auslassverbindung 28 besitzt. Die Ventile können durch
Niederdrücken eines Druckknopfes mittels der Handfläche aus ihrer normalen Auslassstellung in ihre Ein- lassstellung gebracht werden. Die Einlassöffnungen 23 und 24 führen zu Bohrungen 29 und 31, welche ko- axial angeordnet und miteinander durch eine engere Bohrung oder zentrale Kammer 32 verbunden sind.

Innerhalb der Bohrung 29 ist ein Kugelrückschlagventil 33 und innerhalb der Bohrung 31 ein Kugelrück- schlagventil 34 angeordnet, um die beiden Kugeln 33 und 34 voneinander zu trennen. Der Durchmesser der
Kugelventile ist etwas kleiner als der Durchmesser der Bohrungen 29,31, und die Länge des Zwischenrau- mes 32 ist so gewählt, dass nur ein Kugelventil zu einer bestimmten Zeit sich in Anlage an seinem Ventil- sitz befindet. Wenn der Druck der Einlassöffnung 23 aber nicht der Einlassöffnung 24 zugeführt wird, liegt das Kugelventil 33 an dem Ventilsitz 36 an, wodurch verhindert wird, dass das Strömungsmittel von der
Bohrung 29 zur Bohrung 32 gelangen kann, wobei aber das Ventil 34 von seinem Sitz 40 ferngehalten wird.

Auf diese Weise wird hinter dem Kugelventil 34 ein Fliessen des Strömungsmittels von der Bohrung 31 zu der
Bohrung 32 ermöglicht. Obwohl die Durchmesser der Bohrungen 29, 31 und 32 aus Gründen einfacher Her- stellung und Montage etwa gleich ausgebildet werden können, ist es nicht notwendig, diese Teile mit engen Toleranzen herzustellen oder gleiche Strömungsbedingungen zwischen jedem Kugelventil und seiner ent- sprechenden Bohrung aufrechtzuerhalten. Die Gründe, warum sich Unterschiede in den Strömungsquersc1mit- ten nicht auf die Wirkungsweise der Sicherheitsventilanordnung auswirken, werden aus der nachstehenden Beschreibung der Wirkungsweise klar ersichtlich sein.

Kleine Undichtigkeiten hinter jedem Kugelventil, wenn sich dieses in seiner geschlossenen Stellung befindet, werden ebenfalls die Wirksamkeit während des Betriebes nicht beeinträchtigen, solange die Versorgung mit dem Strömungsmittel ausreicht, um solche Undichtigkeiten auszugleichen und den Druck in dem System aufrechtzuerhalten. -
In einer Bohrung 38 des Gehäuses 22 ist ein doppelseitig wirkendes Tellerventil 37 verschiebbar angeordnet. Dieses Ventil hat einen Teil 39, der sich an einen Ventilsitz 41 in der geschlossenen oder Nichtdurchlassstellung des Ventils anlegt. Ein Kanal 42 führt von der Zwischenkammer 32 zum Sitz 41, so dass der Druck des Strömungsmittels in der Bohrung 32 eine vorbestimmte Menge zum Ventil 37 in seiner offenen oder wirksamen Stellung treibt.

In dieser Stellung ist der Kanal 42 zu einem sich quer erstreckenden Kanal 43 geöffnet, welcher zu einer Öffnung 44 führt, die mit einer Leitung 21 verbunden ist. In der Offenstellung wirkt der Druck auf den Ventilteil 39, so dass das Ventil in dieser Offenstellung gehalten wird. EineAuslassöffnung 45. welche mit einem Kanal 43 verbunden ist, wenn sich das Ventil 37 in seiner Nichtdurchlassstellung befindet, ist von diesem Kanal abgeschnitten, wenn der Ventilteil 39 an dem Sitz 46 beim Erreichen seiner wirksamen Stellung anliegt.

Der Dichtungsdurchmesser des Sitzes 46 ist grösser als der des Sitzes 41, so dass eine grössere Kraft das Ventil 37 in seiner Offenstellung hält als die, die es vorher in diese Stellung drückt.

Von den Bohrungen 29 und 31 zweigen senkrecht zu ihnen Kanäle 47 und 48 ab. Diese Kanäle sind jederzeit mit denLeitungsöffnungen 23 und 24 ohne Rücksicht auf die Stellung der Kugelventile 33 und 34 verbunden. Die Kanäle 47 und 48 führen zu entgegengesetzten Seiten eines Kugelflatterventils 49, das in einer Kammer 54 angeordnet ist. Dieses Kugelventil kann mit einem Paar von Sitzen 51 und 52 in Anlage gebracht werden, die mit den Kanälen 47 und 48 verbunden sind. Wenn in dem Kanal 47 ein Druck herrscht, jedoch nicht im Kanal 48, legt sich das Kugelventil 49 gegen den Sitz 52, so dass das Strömungsmittel nicht in den Kanal 48 gelangen kann. In derselben Weise, wenn ein Druck in dem Kanal 48, aber nicht im Kanal 47 herrscht, legt sich das Kugelventil 49 an den Sitz 51 an, wodurch ein Fliessen des Strömungsmittels in den Kanal 47 verhindert wird.

Von der Kammer 54 führt ein Kanal 53 zu einer grösseren Kammer 55, welche wiederum mit einer spitz zulaufenden Kammer 56 und einem Kanal 57 verbunden ist. In der Kammer 56 ist ein Messventil 58 angeordnet, das von einer Feder 59, die in der Kammer 55 angeordnet ist, gegen das enge Ende dieser Kammer gedrückt wird. Das äussere Ende des Ventils 58 liegt an einer Stange 61 an, die sich durch den Kanal 57 erstreckt. Diese Stange kann durch einen Teil 62, der in das Gehäuse 22 eingeschraubt ist, in axialer Richtung verstellt werden. Aus diesem Grunde fliesst das Strömungsmittel von dem Kanal 53 durch die Kammer 55 und 56 zum Kanal 57 in beschränktem Masse, wobei dieses Mass abhängig ist von der Stellung der Stange 61 und des Ventils 58.

Beim Fliessen des Strömungsmittels in entgegengesetzter Richtung jedoch verlässt das Ventil 58 die Stange 61 und drückt die Feder 59 zusammen, wodurch die Verengung aufgehoben und ein unbeschränktes Rückfliessen des Strömungsmittels zum Kanal 53 ermöglicht wird. Wenn die Sicherheitsvorrichtung 11 montiert und fertig für den Gebrauch ist, ist der Teil 62 normalerweise nur dem hiezu bestimmten Personal zugänglich, u. zw. aus Gründen, die aus der folgenden Beschreibung deutlich werden.

Der Kanal 57 führt zu einem querliegenden Kanal 63, welcher wiederum zu einer grösseren Kammer 64 führt, welche Zeitverzögerungskammer genannt werden kann. Das Ventil 37 trägt einen Kolbenteil 65 mit einem Dichtungsring 66. Der Durchmesser der Bohrung 38, in welcher der Dichtungsring gleitet, ist so gross, dass eine wirksame Druckfläche erzeugt wird, welche das Ventil 37 in seine Nichtdurchlass- oder geschlossene Stellung drückt, wobei diese Druckfläche grösser ist als die Druckfläche innen am Sitz 41 am Ventilteil 39, die das Ventil in seine Offenstellung drückt, aber nicht grösser ist als die Druckfläche innen am Sitz 46, welche die Kraft bestimmt, die das Ventil 37 offenhält.

Daraus wird ersichtlich, dass, wenn der Strömungsmitteldruck am Kolbenteil 65 aufgebaut wird, bevor er dem Ventilteil 39 am Sitz 41 zugeführt wird, das Ventil 37 in seiner geschlossenen Stellung bleibt, u. zw. sogar dann, nachdem der gesamte Öffnungsdruck erzeugt ist. Wenn jedoch einmal die Offenstellung des Ventils 37 erreicht ist, genügt der Druck am Kolbenteil 65 nicht, um es in seine Nichtdurchlassstellung zurückzuführen, bis die Kraft, die es offenhält, reduziert ist.

Ein Nebenkanal 67 führt von dem Kanal 43, der in der Nähe der Einlassöffnung 44 liegt, zu einem Rückschlagventil 68 und nach dem Rückschlagventil zu einem Kanal 69, welcher mit der Kammer 64 verbunden ist. Der Druck im Kanal 67 gegenüber dem Druck im Kanal 69 veranlasst das Rückschlagventil 68, sich nach oben in die Offenstellung zu bewegen, weshalb das Strömungsmittel unmittelbar in die Kammer 64 fliessen kann, um den Druck in dieser Kammer aufzubauen. Das Rückschlagventil 68 jedoch gestattet nicht ein Fliessen des Strömungsmittels aus der Kammer 64 in den Kanal 43.

Es sei angenommen, dass bei Betriebsbeginn beide Ventile 13 und 14 sich in ihren Auslassstellungen befinden. Die entsprechende Stellung der Teile der Sicherheitsvorrichtung geht aus der Figur hervor.

Werden beide Ventile 13 und 14 gleichzeitig in ihre wirksame Stellung gebracht, so fliesst das Strömungsmittel in die Einlassöffnungen 23 und 24 und durch ein oder beide Ventile 33 und 34 zu der Kammer 32.

Die Kugelventile nehmen eine Stellung ein, die von den Strömungsverhaltnissen hinter den beiden Kugelventilen abhängen. Wenn die Ventile und ihre Kanäle gleiche Grösse aufweisen, können die Ventile symmetrisch mit Rücksicht auf ihre Ventilsitze angeordnet werden. In jedem Falle wird jedoch ein Ventil oder das andere von seinem entsprechenden Sitz wegen des Abstandsstückes 35 abgehoben, so dass der Druck immer dem Kanal 42 zugeführt wird, wenn beide Einlassöffnungen 23 und 24 unter Druck gesetzt werden.

Dieser Druck im Kanal 42 wirkt auf die Unterseite des Ventilteiles 39 und drückt dieses Ventil in seine wirksame oder offene Stellung. Das Strömungsmittel fliesst dann durch den Kanal 43 und die Einlassöffnung 44 zu der Arbeitsleitung 21, wodurch das Ventil 16 in seine wirksame Stellung gebracht und dadurch der Motor 15 in Gang gesetzt wird.

Zu der gleichen Zeit tritt das Strömungsmittel auf zwei verschiedenen Wegen in die Kammer 64 ein.

Das Strömungsmittel fliesst durch die Kanäle 47 und 48 und durch das Ventil 49 zu dem Messventil 58, von wo es in einer dosierten Menge in die Bohrung 63 und den Kanal 64 fliesst. Dieses Fliessen erfolgt natürlich unabhängig von der Stellung des Ventils 37. Da jedoch eine vorbestimmte Zeit für den Aufbau des Druckes am Kolben 65 infolge der Wirkung des Messventils 58 und des Volumens der Kammer 64 verstreicht, ist der Druck an dem Kolben 65 noch nicht genügend aufgebaut, um ein Öffnen des Ventils 37 zu verhindern, wenn der Strömungsmitteldruck zuerst auf den Ventilteil 39 ausgeübt wird,
Die zweite Strömungsmittelzufuhr für die Kammer 64 erfolgt durch das Rückschlagventil 68, welches sich öffnet, sobald das Strömungsmittel in den Kanal 43 fliesst.

Normalerweise ist der Strömungsmittelfluss hinter dem Rückschlagventil 68 nicht beschränkt, verglichen mit dem Strömungsmittelfluss nach dem Messventil 58, so dass der volle Druck am Kolben 65 aufgebaut wird, u. zw. unmittelbar, nachdem das Ventil 37 seine offene Stellung erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wirkt der Strömungsmitteldruck auf den Ventilteil 39 ein, welcher mindestens so gross ist wie der auf den Kolben 65, wie oben beschrieben worden ist, so dass das Ventil in seiner Offenstellung gehalten wird.

Der schnelle Aufbau des Druckes am Kolben 65 durch das Rückschlagventil 68 hat den Zweck, eine unmittelbare Zurückführung des Ventils 37 : : 1 seine Nichtdurchlassstellung zu sichern, wobei es keine Rolle spielt, wie schnell ein oder beide Ventile 13 oder 14 in ihre Auslassstellung zurückgeführt werden. Es sei angenommen, dass beide Ventile gleichzeitig in ihre Auslassstellung zurückgeführt werden, auch nachdem das Ventil 37 sich geöffnet hat. Der Druck auf der Unterseite des Ventilteiles 39 wird unmittelbar ver-

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Wenn einmal das Ventil 37 in seine offene Stellung gebracht ist, verhindert der Druck an der grösseren Fläche der Unterseite des Ventilteiles 39, die durch den Sitz 46 bestimmt ist, ein Schliessen des Ventils bei Erreichen des vollen Druckes in der Kammer 64.

Zur weiteren Sicherheit und als Vorsichtsmassnahme kann eine Leitung 71 vorgesehen sein, die zu einer Senkung 72 führt, in welcher der Kopf 73 des Gewindeteiles 62 angeordnet ist. Diese Senkung 72 wird entlüftet. Im besonderen kann die Verbindung der Leitung 71 mit der Senkung 72 zwischen einem Paar Dichtungen 74 und 75 angeordnet sein, die vom Kopf 73 getragen werden, so dass diese Leitung normalerweise abgedeckt ist. Wenn der Teil 62 aus dem Gehäuse entfernt wird, wird die Bohrung 32 automatisch mit dem Auslass verbunden, wodurch verhindert wird, dass die Leitung 21 unter Druck gesetzt wird.

Die beschriebene Sicherheitsventilanordnung arbeitet in einem grossen Druckbereich mit voller Leistung und Zuverlässigkeit. Besonders bei kleinen Drücken bedeutet die Unsicherheit in der Grösse des Druckes, der sich zwischen entgegengesetzten Bereichen in der Ventilanordnung ausgleicht, dass die Zeitverzögerung im wesentlichen konstant ist und dass der Strömungsmittelumlauf mit einem der Ventile 13 oder 14 in seiner Einlassstellung verhindert wird. Da nur ein Ventil, nämlich das Ventil 37 betätigt wird, um den Strömungsmittelumlauf zu ermöglichen oder zu verhindern, ist eine schlechte Funktion sogar bei niederen Drücken wegen der möglichen Ungleichheit zwischen den Reibungskräften der beiden gegensinnig arbeitenden Teile unwahrscheinlich.

PATENT ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Steuerung der Übertragung eines Strömungsmittels von einem Paar handbetätig- barer Ventile auf einen Strömungsmittelempfänger, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Sicherheitsven- til (37) aufweist, welches zwischen einer wirksamen Stellung, die einen Strömungsmittelfluss von den handbetätigbaren Ventilen (13,14) zum Empfänger erlaubt, und einer einen solchen Durchfluss verhin- dernden Sperrstellung hin-und herbewegbar ist, wobei das Ventil (37) einerseits einen Teil (39) besitzt, welcher auf den Druck des Strömungsmittels bei gleichzeitiger Betätigung beider handbetätigbarer Ven- tile (13,14) reagiert und anderseits einen Teil (65) aufweist, der auf den Druck des Strömungsmittels bei Betätigung nur eines der handbetätigbaren Ventile (13,14) reagiert, um das Ventil (37) in die Sperrstellung zu drücken.

Claims

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kanäle (29, 31,32, 42) zur Verbin- dung der Auslässe (25,26) der handbetätigbaren Ventile (13,14) mit dem einen Ventilteil (39) und ferner Kanäle (47, 48, 53, 57, 63) zur Verbindung der Auslässe (25, 26) der handbetätigbaren Ventile (13,14) mit dem andern Ventilteil (65) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Kugelventile (33, 34, 36, 40) zum Verschliessen der Kanäle (29, 31, 32) vorgesehen sind, die den Einlass (23, 24) des zugeordneten Ventils (13, 14) mit dem einen Ventilteil (39) bei Betätigung nur eines der handbetätigbaren Ventile (13, 14) verbinden, um sicherzustellen, dass der andere Ventilteil (65) zwecks Rückführung des Sicherheitsventils (37) in die Schliessstellung betätigt werden kann.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche l bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnungen (23, 24) einander gegenüberliegen und mit den Auslässen (25,26) der handbetätigten Ventile (13, 14) verbunden sind sowie eine zentrale Kammer (32) einschliessen, von der ein Kanal (42) über eine Öffnung (35) zum einen Ventilteil (39) führt, wobei zwischen der Kammer (32) und den Einlassöffnungen (23, 24) die Kugelventile (33, 34) angeordnet sind, deren Kugeln durch ein Abstandstück am gleichzeitigen Verschliessen der Öffnungen (23, 24) gehindert sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Kanäle (47, 48, 53, 57. 63), die die Auslässe (23,24) der handbetätigbaren Ventile (13, 14) mit dem andern Ventilteil (65) verbinden und eine enge Messstelle (58, 56) in diesen Kanälen vorgesehen sind, die zum erwähnten Ventilteil (65) führen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkung der Verengung (56, 58) durch den Strömungsmittelfluss zwischen dem ändern Ventilteil (65) und einem der handbetätigten Ventile (13, 14) verringerbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die enge Messstelle einen Teil (58) aufweist, der durch Federkraft in eine Richtung gedrückt wird, und dass ein verstellbarer Anschlag (61) zur Begrenzung der Bewegung des Teiles (58) in dieser Richtung vorgesehen ist, wobei der Teil (58) auf denStrömungsmitblfluss vom Teil (65) nach den handbetätigbaren Ventilen (13, 14) reagiert und sich vom Anschlag (61) weg gegen die Feder (59) bewegt und so die Verengung erweitert. <Desc/Clms Page number 6>

8, Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entlüftungsverbindung (71) vorgesehen ist, die von einem Kanal (32) wegführt, der zur Führung eines Strömungsmittels unter Druck zum einen Ventilteil (39) des Sicherheitsventils (37) dient, und dass der verstellbare Anschlag (61) einen Teil (73) aufweist, der die Entlüftungsverbindung (71) schliesst, wenn der Anschlag (61) in seiner wirksamen Stellung ist, aber die Entlüftungsverbindung (71) öffnet, wenn der Anschlag (61) entfernt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventil (49) vorgesehen ist, das ein Fliessen des Strömungsmittels vom Auslass (25) des einen handbetätigbaren Ventils (13) zum Auslass (26) des andern handbetätigbaren Ventils (14) durch die Kanäle (47, 48), die die Auslässe (25,26) der Ventile mit dem andern Ventilteil (65) verbinden, verhindert.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verhinderung eines Strömungsmittelflusses von einem zum andern handbetätigbaren Ventil (13,14) eine Schaltkammer (54), Kanäle EMI6.1 Ventile verbunden sind, zu beiden gegenüberliegenden Seiten der Schaltkammer (54) und über die enge Messstelle (56,58) zum andern Ventilteil (65) führen, sowie ein Schaltventil vorhanden sind, das in der Schaltkammer (54) angeordnet ist und auf einen unterschiedlichen Druck in den Kanälen so anspricht, dass ein Strömungsmittelfluss von einem zum andern Kanal verhindert ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeitverzögerungskammer (64) vorgesehen ist, welche mit dem andern Ventilteil (65) des Sicherheitsventils (37) verbunden ist, wodurch der volle Druck auf diesen Teil (65) nach einem vorbestimmten Zeitablauf übertragen wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einwegventil (68) vorgesehen ist, das einen Strömungsmittelfluss von dem Auslass (44) des Sicherheitsventils (37) nach der Zeitverzögerungskammer (64) ermöglicht.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame, auf den Flüssigkeitsdruck ansprechende, das Sicherheitsventil (37) in der Arbeitsstellung haltende Fläche (39) des Ventils (37) grösser ist als die wirksame Fläche des andern Ventilteiles (65).