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Die Erfindung betrifft ein Zuschaltventil zum Zuschalten eines Hochdruckmediums in ein mit Niederdruck beaufschlagtes System, insbesondere zum Zuschalten von Hochdruckwasser in einen mit Niederdruckwasser gefüllten Behälter zur Behälterprüfung, mit einem in einem Gehäuse ver- schiebbaren, zweiseitig beaufschlagbaren Kolben.
5 Bei hydraulischen oder pneumatischen Arbeitsgeräten ist es oft erforderlich, einem Nieder- drucksystem zu einem bestimmten Zeitpunkt - meist bei Erreichen eines bestimmten Systemdruk- kes - Medium mit einem weitaus höheren Druck zuzuführen.
Beispielsweise wird bei Druckprüfmaschinen zur Behälterdruckprüfung zunächst der Behälter mit unter Niederdruck stehendem Wasser möglichst schnell gefüllt und anschliessend mit unter Hoch- ! druck stehendem Wasser bis zum Erreichen des Prüfdruckes beaufschlagt. Bei derartigen Anlagen ist es bekannt, das Hochdruckwasser auf pneumatischem Wege zuzuschalten, wobei nach Füllung des Behälters ein Überlaufschwimmschalter entsprechende Ventile ein-bzw. abschaltet. Diese pneu- matische Schaltung kann auch infolge des steigenden Niederdruckes gegen Ende der Füllung des
Behälters betätigt werden.
'Weiters sind zu diesem Zweck hydraulisch (meist ölhydraulisch) arbeitende Ventile bekannt, jedoch ist deren Aufwand, insbesondere für die Wartung erheblich. Da solche Ventile federdruck- beaufschlagt sind, ist die Zuschaltung des Hochdruckwassers abhängig von der Grösse des Druckes im Niederdrucksystem. Wenn der Druck im Niederdrucksystem nicht konstant ist, kann es beim
Zuschalten des Hochdruckwassers zu Störungen kommen, die nur schwierig zu beheben sind.
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oben beschrieben, nachteilig ist.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Zuschaltventil der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welches zu seiner i Steuerung keinerlei Federn benötigt und welches sich bei geringem Aufwand durch eine sichere
Arbeitsweise und einfache Wartung auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Kolbenvorder-und-rückflä- chen des Kolbens durch eine eine Drossel und ein Rückschlagventil aufweisende Verbindungslei- tung verbunden sind, dass in den der Kolbenrückfläche des Kolbens zugewendeten Raum des Gehäuses eine Niederdruckleitung mündet, und in den der Vorderfläche des Kolbens zugewendeten Raum des Gehäuses eine mit der Niederdruckleitung über das Rückschlagventil und die Drossel in Ver- bindung stehende Druckleitung sowie eine Hochdruckleitung einmünden, wobei die Hochdruckleitung durch eine Verschlusseinrichtung, die an der Vorderfläche des Kolbens angeordnet ist, verschliessbar ist.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist in die Vorderfläche des Kolbens insbesondere eine Kugel eingelassen, die gegen einen Ventilsitz der Hochdruckleitung pressbar ist.
Eine besonders einfache Bauform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorder- und die Rück- fläche des Kolbens gleich gross sind.
Vorzugsweise weist die in den Raum einmündende Hochdruckleitung einen geringeren Quer- schnitt gegenüber der in diesen Raum ebenfalls einmündenden Druckleitung auf.
Die Erfindung ist nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei
Fig. l eine schematisch dargestellte Schaltung zur Zuschaltung eines Hochdruckmediums in ein
Niederdrucksystem für eine Behälterdruckprüfmaschine zeigt. Fig. 2 veranschaulicht einen Schnitt durch ein Zuschaltventil, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, in vergrössertem Massstab.
In den zu prüfenden Behälter-l-mündet eine Druckleitung --2--, die während des Fül- lens des Behälters-l-von einem Niederdrucksystem --3-- gespeist wird. An die Drucklei- tung --2-- ist unter Zwischenschaltung eines Zuschaltventils --4-- ein Hochdrucksystem --5-- leitungsmässig über die Hochdruckleitung --6-- und die Druckleitung --7-- anschliessbar. Der
Niederdruck beträgt etwa 5 bar, der Hochdruck etwa 30 bar. Das Zuschaltventil --4-- weist einen in einem Gehäuse --8-- axial verschiebbaren, mit Dichtlippen --9-- ausgestatteten Kolben --10-- auf, wobei die die Vorder- und Rückfläche bildenden Kolbenflächen --11 bzw. 12-- gleich gross sind.
Das Hochdruckmedium, im vorliegenden Fall Wasser, wird über einen Ventilsitz --13-- in
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den der Vorderfläche --11-- des Kolbens --10-- zugewendeten Raum --14-- zugeführt. Der Ventil- sitz --13-- ist durch eine in der Vorderfläche Kolbens --10-- eingelassene Kugel - verschliessbar. Wenn dieser Ventilsitz geöffnet ist, strömt das Hochdruckwasser über die
Druckleitungen --6, 7-- in die in den Behälter --1-- führende Leitung --2--.
In den der Rückfläche --12-- des Kolbens --10-- zugewendeten Raum --16-- des Zuschalt- ventils --4-- mündet eine an das Niederdrucksystem --3-- angeschlossene Niederdrucklei- tung --17--. Zwischen der Abzweigung --18-- dieser Niederdruckleitung --17-- und der Einmün- dung --19-- der Druckleitung --7-- in die zum Behälter --1-- führende Leitung --2-- ist ein Rückschlagventil --20-- vorgesehen, welches in Strömungsrichtung zum Behälter-l-öffnet.
Anschliessend ist in der Leitung --2-- vor der Einmündung --19-- eine Drossel --21-- angeordnet.
In der zum Behälter führenden Leitung ist weiters ein Dreiwegehahn --22-- eingebaut, durch den eine Ablaufleitung --23-- für das Wasser an die zum Behälter --1-- führende Leitung --2-- anschliessbar ist.
Die Funktion des Zuschaltventils ist folgende :
Zunächst wird der Behälter mit Wasser aus dem Niederdrucksystem --3-- gefüllt. Dabei befindet sich der Kolben --10-- in unterer Stellung, d. h. der Ventilsitz --13-- ist durch die
Kugel --15-- verschlossen. Dies geschieht dadurch, dass die Kolbenrückfläche --12-- über die
Leitung --17-- mit Niederdruckwasser beaufschlagt ist. Die Vorderfläche --11-- des Kol- bens --10-- ist nur zu einem kleinen Teil, nämlich einem dem Ventilsitz --13-- entsprechenden Flächenteil --24--, mit Wasser aus dem Hochdrucksystem --5-- beaufschlagt.
Die restliche Vorder- fläche --11-- des Kolbens --10-- wird vom Niederdrucksystem --3-- her beaufschlagt, wobei der Druck des Niederdrucksystems --3-- jedoch um die Kraft des Rückschlagventils --20-- und durch die Drossel --21-- geringer ist als der die Rückfläche --12-- des Kolbens --10-- beauf- schlagende Niederdruck. Die Druckdifferenz beträgt etwa 0, 3 bis 0, 4 bar.
Die Kolbenflächen--11, 12 und 24-- sind so ausgelegt, dass die Druckdifferenz infolge der
Drossel --21-- bei Strömen von Wasser aus dem Niederdrucksystem --3-- in den Behälter --1-- grösser ist als die Kraft, welche hochdruckseitig auf den Flächenteil --24-- der Kolbenflä- che --11-- wirkt. Dadurch bleibt das Hochdruckmedium so lange gesperrt, so lange diese Druck- differenz zwischen der Vorderfläche --11-- und Rückfläche --12-- des Kolbens besteht, d. h. so lange das Wasser durch die Drossel --21-- strömt. Durch das Rückschlagventil ist die Druckbe- aufschlagung an der Kolbenrückfläche --12-- - u.zw. unabhängig vom Differenzdruck der Dros- sel --21-- - noch um den Betrag des Druckverlustes durch das federbelastete Rückschlagven- til --20-- grösser.
Dieser durch das Rückschlagventil --20-- verursachte Zusatzdruck wird als Rückstellkraft für den Kolben --10-- an Stelle einer Feder herangezogen, wodurch sich folgender Vorteil bietet : Bei mehreren Füllstellen, z. B. bei Kreiskarussel-Prüfanlagen für Druckbehälter, werden die Behälter laufend mit Wasser aus dem Niederdrucksystem --3-- beaufschlagt, wodurch die Niederdruckgrösse variiert, wogegen der Hochdruck - infolge der geringen notwendigen Füllzeit - und Füllmenge pro Behälter als konstant anzusehen ist. Wenn zur Erzeugung einer Rückstellkraft eine Feder eingebaut wäre, könnte es vorkommen, dass diese (bei maximaler Niederdruck-Entnahme) fallweise ein Öffnen des Hochdruckteiles verhindern würde.
Der Rückschlagventildruck hingegen ergit - unabhängig von der tatsächlichen Grösse des Niederdruckes - einen konstanten Differenzdruck.
Sobald der Behälter gefüllt ist, schliesst sich das an der Behälteröffnung befindliche Strö- mungsventil --25--, welches den Luftaustritt aus dem Behälter-l-ermöglicht. Dadurch sinkt die Strömung und die durch die Drossel verursachte Druckdifferenz gegen Null, so dass auf die Kolbenrückfläche --12-- lediglich der Differenzdruck infolge des federbelasteten Rückschlagventils --20--, welcher kleiner ausgelegt ist als der auf den Flächenteil --24-- der Kolbenvorderfläche --11-- wirkende Hochdruck. Dadurch verschiebt sich der Kolben --10-- aus der in Fig. 2 dargestellten unteren Position in die obere Position, der Ventilsitz --13-- wird freigegeben, und das Hochdruckwasser strömt über die Druckleitung --7-- in die zum Behälter-l-führende Druckleitung --2--.
Gleichzeitig schliesst sich das Rückschlagventil --20-- zum Niederdrucksystem --3--. Das Zuschaltventil --4-- bleibt infolge des geringen Druckes an der Kolbenrück-
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fläche --12-- so lange geöffnet, bis wieder eine über die Drossel --21-- führende Strömung auftritt und sich der Druck in dem der Kolbenvorderfläche --11-- zugewendeten Raum --14-- in die Niederdruckleitung entspannen kann.
Infolge der grossen Aufnahmefähigkeit des Niederdrucksystems reicht die nur sehr geringe, über die Hochdruckleitung zuströmende Wassermenge nicht aus, um die Kolbenvorderfläche druckmässig zu beaufschlagen, vor allem deswegen, weil der Querschnitt der Leitung --7--, die in den Raum --14-- mündet, der der Vorderfläche --11-- des Kolbens zugewendet ist, grösser dimensioniert ist als der Querschnitt der Hochdruckzufuhrleitung --6-- bei der Einmündung in diesen Raum, d. h. grösser dimensioniert ist als der Flächenteil --24--.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zuschaltventil zum Zuschalten eines Hochdruckmediums in ein mit Niederdruck beaufschlagtes System, insbesondere zum Zuschalten von Hochdruckwasser in einen mit Niederdruckwasser gefüllten Behälter zur Behälterprüfung, mit einem in einem Gehäuse verschiebbaren, zweiseitig beaufschlagbaren Kolben, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenvorder- und -rückflächen (11, 12) des Kolbens (10) durch eine eine Drossel (21) und ein Rückschlagventil (20) aufweisende Verbindungsleitung (2,7, 17) verbunden sind, dass in den der Kolbenrückfläche (12) des Kolbens (10) zugewendeten Raum (16) des Gehäuses (8) eine Niederdruckleitung (17) mündet, und in den der Vorderfläche (11) des Kolbens zugewendeten Raum (14) des Gehäuses (8) eine mit der Niederdruckleitung (17) über das Rückschlagventil (20)
und die Drossel (21) in Verbindung stehende Druckleitung (7) sowie eine Hochdruckleitung (6) einmünden, wobei die Hochdruckleitung (6) durch eine Verschlusseinrichtung, die an der Vorderfläche (11) des Kolbens (10) angeordnet ist, verschliessbar ist.