DE1057843B

DE1057843B - Steuerschieber oder -ventil mit einer elektromagnetischen Rastvorrichtung

Info

Publication number: DE1057843B
Application number: DER18517A
Authority: DE
Inventors: Domenic Anthony Ditirro; Raymond Denis Ei
Original assignee: Ross Operating Valve Co
Current assignee: Ross Operating Valve Co
Priority date: 1955-03-18
Filing date: 1956-03-15
Publication date: 1959-05-21
Also published as: FR1147593A; US2859735A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Steuerschieber oder -ventil für zwei Betriebsstellungen mit Betätigung durch das abzusperrende Druckmittel und Steuerung durch ein elektromagnetisches Hilfsventil oder einen -schieber und einer die Betriebsstellungen sichernden, elektromagnetisch ausgelösten gefederten Rastvorrichtung.

Gegenüber den bekannten Steuerschiebern oder -ventilen dieser Art kennzeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch, daß das Hilfsventil oder der -schieber während seiner Betätigung durch den Elektromagnet die Rastvorrichtung auslöst und nur so lange unter Strom steht, wie die Bewegung des Steuerschiebers oder -ventils andauert, worauf bei der Rückwärtsbewegung des Hilfsventils oder -Schiebers die neue Betriebsstellung des Steuerschiebers oder -ventils verriegelt wird.

Der Elektromagnet des Hilfsventils oder -Schiebers wird nur für eine sehr kurze Zeit, die weniger als 1 Sekunde beträgt, eingeschaltet. Es ist daher kein Dauerstrom erforderlich.

Bei den bekannten Vorrichtungen befindet sich der Steuerschieber oder das -ventil in einer ersten Betriebsstellung, wenn der Elektromagnet aberregt ist, und befindet sich in einer zweiten Betriebsstellung, wenn und solange der Elektromagnet erregt ist. Der Strombedarf für diese bekannten Vorrichtungen ist also größer als der für den Steuerschieber oder das -ventil nach der Erfindung. Da außerdem bei den bekannten Vorrichtungen ein Strom fließt, wenn und solange die eine Betriebsstellung eingenommen wird, besteht in dieser Zeit auch eine größere Gefahr infolge eines Kurzschlusses oder anderer Beschädigungen.

Es sind auch Steuerschieber oder -ventile bekannt, bei denen zwei Elektromagnete verwendet werden, einer für die Betätigung des Ventils und der andere für die der Rastvorrichtung. Demgegenüber ist nach der Erfindung nur ein Elektromagnet erforderlich, der das Hilfsventil oder den -schieber und die Rastvorrichtung betätigt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen ist

Fig. 1 ein Schnitt durch eine beispielsweise Ausführung der Erfindung;

Fig. 2 ein Schnitt des Sperrnockens und seines Trägers in der Ebene der Fig. 1,

Fig. 3 ein Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2;

Fig. 4 ein der Fig. 1 entsprechender Schnitt mit dem Sperrnocken in zurückgezogener Stellung und einer anderen Betriebsstellung des Verschlußstücks,

Fig. 5 ein der Fig. 4 entsprechender Schnitt mit dem Sperrnocken in seiner Verriegelungsstellung, und

Fig. 6 ein der Fig. 1 entsprechender Schnitt mit dem Sperrnocken in seiner zurückgezogenen Stellung

Steuerschieber oder -ventil
mit einer elektromagnetischen
Rastvorrichtung

Anmelder:
Ross Operating Valve Company,
Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,
und Dipl.-Ing. Κ. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauerstr. 2,
Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. März 1955

Domenic Anthony DiTirro₁ Royal Oak, Mich.,
und Raymond Denis Ei, Berkley, Mich.
(V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

und mit dem Verschlußstück in der Ausgangsstellung.

Die Vorrichtung weist ein Gehäuse 11 auf, über dem ein Elektromagnet 12 angeordnet ist. Ein Schieberkolben 13 gleitet innerhalb des Gehäuses 11. Dieser hat an dem einen Ende einen Kolben 14 großer Fläche und an dem entgegengesetzten Ende einen Kolben 15 kleinerer Fläche. Der Kolben 14 gleitet in einer Druckkammer 16 des Gehäuses 11, während der Kolben 15 in einer Druckkammer 17 gleitet, die in einem am entgegengesetzten Ende des Gehäuses 11 eingesetzten Einsatz 18 geformt ist.

Die Druckkammer 17 ist über eine Öffnung 21 und eine Rohrleitung 22 mit einer Druckmittelquelle 19 verbunden. Im Gehäuse 11 ist einwärts von Einsatz 18 eine Verteilerkammer 23 vorhanden. Diese ist über eine Öffnung 25 und eine Rohrleitung 26 mit einem Verbraucher 24 verbunden. Aus dem Gehäuse 11 führt eine Rücklaufleitung heraus, die an die Rücklauföffnung 27 angeschlossen ist. Ein Durchlaß 28 ver-

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bindet die Rücklauf öffnung 27 und die Verteilerkammer 23.

Der Schieberkolben 13 ist zwischen einer rechten (Fig. 1 und 6) und einer linken Stellung (Fig. 4 und 5) verschiebbar. In der rechten Stellung ist die öffnung 25 mit der Rücklauföffnung 27 verbunden. In der linken Stellung ist die Zulauföffnung 21 mit der Öffnung 25 verbunden. Zur Ausführung seiner Aufgaben hat der Schieberkolben 13 Dichtungsringe 29 und 31. Der Kolben 15 hat zwei abgeflachte Seiten 32, die einen Durchlaß zwischen dem Kolben 15 und der Bohrung des Einsatzes 18 bilden. Nimmt der Schieberkolben 13 seine rechte Stellung (Fig. 1 und 6) ein, dann ist die öffnung 21 von der öffnung 25 getrennt. In der linken Stellung verbinden die Abflachungen 32 des Kolbens 15 die Öffnung 21 mit der Verteilerkammer 23 (Fig. 4 und 5).

Die Dichtung 31 befindet sich in der linken Stellung des Schieberkolbens 13 in der Bohrung 28, so daß die Verteilerkammer 23 von der Rücklauföffnung 27 getrennt ist. In der rechten Stellung wird die Verteilerkammer 23 mit der Rücklauföffnung 27 verbunden.

In der Nähe der Rücklauföffnung 27 ist eine Bohrung 33 vorhanden, deren Zweck später beschrieben wird. Der Kolben 14 trägt einen Dichtungsring 34, der die Druckkammer 16 gegen die Bohrung 33 abdichtet. Die entgegengesetzten Enden des Gehäuses 11 haben Kappen 35 bzw. 36. Auf der Innenseite dieser Kappen 35 bzw. 36 liegen zwei Stoßdämpfer 37 bzw. 38, die die Bewegung des Schieberkolbens 13 begrenzen. Der linke Stoßdämpfer 37 hat eine verschleißfeste Auflage 39, während der Schieberkolben 13 einen Anschlag 41 aufweist, der sich an die Auflage 39 anlegt. Das Außenende des Einsatzes 18 befindet sich in Anlage an den Stoßdämpfer 38, an den sich der Kolben 15 anlegt.

Ein Hilfsschieber wird von dem Elektromagnet 12 rechtwinklig zum Schieberkolben 13 bewegt. Das Gehäuse 11 hat in seinem oberen Abschnitt einen Einsatz 43. Der Hilfsschieber besteht aus einem Kolben 42, der in einer Bohrung 44 des Einsatzes 43 gleitet, und aus einer koaxialen Bohrung 45, die zur Bohrung 33 führt. Der Kolben 42 hat einen oberen Dichtungsring 46 und einen unteren Dichtungsring 47. Zwischen diesen Dichtungsringen befindet sich ein Dichtungsring 48, der den Druckmittelstrom zur Druckkammer 16 und von dieser regelt.

Zwischen der Verteilerkammer 23 und dem Druckkammern 16 und 17 sind Kanäle vorhanden, die vom Hilfsschieber geöffnet und geschlossen werden. Ein Durchlaß 49 verbindet die Verteilerkammer 23 mit einem zwischen dem Einsatz 43 und dem Gehäuse 11 befindlichen Durchlaß 51. Ein Durchlaß 52 wird von einer abgesetzten Fläche zwischen den Dichtungsringen 47 und 48 auf dem Kolben 42 gebildet. Dieser Durchlaß 52 verbindet den Durchlaß 51 mit einem im Einsatz 43 befindlichen Durchlaß 53, wenn sich der Kolben 42 in seiner oberen Stellung (Fig. 1) befindet. Ein im Gehäuse 11 befindlicher Durchlaß 54 verbindet den Durchlaß 53 mit der Druckkammer 16.

Wenn die Verteilerkammer 23 auf diese Weise mit der Druckkammer 16 verbunden ist, wird auf den Kolben 14 der in der Verteilerkammer 23 herrschende Druck ausgeübt. Bei einer Erregung des Elektromagnets 12 durch eine Stromquelle 55 über den Schalter 65 bewegt sich der Kolben 42 abwärts, und der Dichtungsring 48 gelangt in den zwischen den Durchlässen 51 und 53 befindlichen Abschnitt der Bohrung 44, so daß also die Druckkammer 16 von der Verteilerkammer 23 getrennt wird.

Eine Rastvorrichtung hält den Schieberkolben 13 in seiner jeweiligen Stellung fest. Diese wird immer dann wirksam, wenn der Elektromagnet 12 aberregt ist. Die Rastvorrichtung ist in Fig. 1 und im einzelnen in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Ein Sperrkolben 56 ist innerhalb einer Hülse 57 befestigt, die in einem im unteren Ende des Gehäuses 11 befindlichen Einsatz 58 gleitend gelagert ist. Sperrkolben und Hülse sind koaxial mit dem Kolben 42 beweglich. Der Sperrkolben 56 hat einen Sperrnocken 59, der eine Schulter 61 verriegeln kann, die vom Mittelabschnitt des Schieberkolbens 13 getragen wird. Eine zwischen der Hülse 57 und dem Ende des Einsatzes 58 angeordnete Feder 62 drückt die Hülse 57 und den Sperrkolben 56 in die Sperrstellung. Die Hülse 57 hat Ansätze 63 und 64, die sich gabelförmig am Schieberkolben 13 vorbei nach oben erstrecken und unterhalb des Kolbens 42 liegen. Wenn beim Erregen des Elektromagnets 12 der Kolben 42 nach unten bewegt wird, so legt er sich an die Ansätze 63 und 64 und bewegt die Hülse 57 gegen die Wirkung der Feder 62 nach unten. In seiner unteren Stellung (Fig. 4 und 6) liegt der Sperrnocken 59 nicht in der Bahn der Schulter 61, so> daß sich der Schieberkolben 13 aus der einen in die andere Stellung bewegen kann. Aus später noch beschriebenen Gründen sind die Abmessungen der Teile so gewählt, daß der Sperrnocken 59 beim Aberregen des Elektromagnets 12 den Schieberkolben 13 gegen eine Bewegung verriegelt, ehe der Kolben 42 den Durchlaß zwischen der Verteilerkammer 23 und der Druckkammer 16 öffnet.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung

Der Elektromagnet 12 wird von einem Schalter 65 immer dann kurzzeitig erregt, wenn der Schieberkolben 13 verschoben werden soll. Es sei angenommen, daß die Ausgangsstellung die in Fig. 1 dargestellte Stellung mit aberregtem Elektromagnet 12 ist. Dabei ist der Verbraucher 24 über die Leitung 26, die öffnung 25, die Verteilerkammer 23 und die Bohrung 28 mit der Rücklauföffnung 27 verbunden. Da die Druckkammer 17 infolge der Stellung des Dichtungsringes 29 abgedichtet ist, bildet sich ein Druck in der Druckkammer 17. DieDruckkammer 16 ist über die Durchlässe 54, 53, 52, 51 und 49, die Verteilerkammer 23 und die Bohrung 28 mit der Rücklauföffnung 27 verbunden. Diese Verbindung wird ermöglicht durch die Stellungen der Dichtungsringe 48 und 31. Das Druckgefälle zwischen den Druckkammern 17 und 16, das eine Bewegung des Schieberkolbens 13 nach links verursachen würde, kann sich nicht auswirken, da der Sperrnocken 59 an der Schulter 61 des Schieberkolbens 13 anliegt. Der Steuerschieber befindet sich also in einer Bereitstellung zur Bewegung nach links, die dann erfolgt, wenn der Sperrnocken 59 zurückgezogen wird.

Bei einem kurzzeitigen Erregen des Elektromagnets 12 wird der Kolben 42 nach unten bewegt, wobei er sich an die Ansätze 63 und 64 der Hülse 57 anlegt. Hierdurch werden die Hülse 57 und der Sperrnocken 59 nach unten bewegt (Fig. 4). Der in der Druckkammer 17 herrschende Druck verschiebt den Schieberkolben 13 nach links, bis sich der Anschlag 41 an die Auflage 39 anlegt. Diese Bewegung verursacht eine A^erschiebung des Dichtungsringes 29, so daß Druckmittel aus der Druckkammer 17 an den Abfiachungen 32 des Kolbens 15 vorbei in die Verteilerkammer 23 strömen kann. Aus der Verteilerkammer 23 strömt das Druckmittel über die öffnung 25 zum Verbraucher 24. Der Dichtungsring 31 verschiebt sich in die Schließstellung und schließt die Rücklauföffnung 27

Claims

von der Verteilerkammer 23 ab. Die Druckkammer 16 wird von der Verteilerkammer 23 mittels des Kolbens 42 des Hilfsschiebers abgedichtet. Diese Abdichtung hat eine geringe Erhöhung des Druckes in der Druckkammer 16 bei der Verschiebung des Kolbens 14 nach links zur Folge. Die Abmessungen der Kolben 14 und 15 sind so gewählt, daß diese geringe Druckerhöhung keine Behinderung der Bewegung des Schieberkolbens zur Folge hat. Die Länge des Hubes wird so gewählt, daß die Schulter 61 am Sperrnocken 59 vorbeigeht. Nach dem Aberregen des Elektromagnets 12 wird der Sperrnocken 59 von der Feder 62 in seine Sperrstellung zurückgeführt, so daß der Schieberkolben 13 in seiner Stellung (Fig. 5) gehalten wird. Der Kolben 42 wird in seiner Offenstellung zurückgeführt, nachdem der Sperrnocken 59 die Bewegung des Schieberkolbens 13 blockiert hat. Die Verteilerkammer 23 ist auf diese Weise mit der Druckkammer 16 über die Durchlässe 49, 51, 52, 53 und 54 verbunden. Da die Verteilerkammer 23 mit der Druckkammer 17 verbun- ao den ist, entspricht der in der Druckkammer 16 befindliche Druck dem Druck des Druckmittels von der Druckmittelquelle. Da die Fläche des Kolbens 14 größer ist als die Fläche des Kolbens 15, will der Unterschied der Kräfte den Schieberkolben 13 nach rechts drücken, jedoch wird diese Bewegung von dem Sperrnocken 59 verhindert. Beim Wiedererregen des Elektromagnets 12 wird der Sperrnocken 59 aus seinem Eingriff mit der Schulter 61 zurückgezogen, so daß sich der Schieberkolben nach rechts verschiebt. Der Verbraucher 24 wird auf diese Weise wieder mit der Rücklauf öffnung 27 (Fig. 6) verbunden. Die Kolbenflächen 14 und 15 sind so gewählt, daß die geringe Druckabnahme in der Druckkammer 16 bei der Bewegung des Kolbens 14 ausgeglichen wird. Beim Aberregen des Elektro- magnets 12 kehrt der Sperrnocken 59 in seine in Fig. 1 dargestellte Stellung zurück. Patentansprüche:

1. Steuerschieber oder -ventil für zwei Betriebsstellungen mit Betätigung durch das abzusperrende Druckmittel und Steuerung durch ein elektromagnetisches Hilfsventil oder einen -schieber und einer die Betriebsstellungen sichernden, elektromagnetisch ausgelösten, gefederten Rastvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsventil (42) oder -schieber während seiner Betätigung durch den Elektromagnet (12) die Rastvorrichtung (56 bis 59) auslöst und nur so' lange unter Strom steht, wie die Bewegung des Steuerschiebers (13) oder -ventils andauert, worauf bei der Rückwärtsbewegung des Hilfsventils (42) oder -Schiebers die neue Betriebsstellung des Steuerschiebers (13) oder -ventils verriegelt wird.

2. Steuerschieber oder -ventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine auf dem Verschluß stück (13) des Steuerschiebers oder -ventils befindliche Schulter (61), die von der in der ersten Stellung befindlichen Rastvorrichtung (56 bis 59) erfaßt wird.

3. Steuerschieber oder -ventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei Druckkammern (16, 17), von denen die erste (17) einen kleineren Durchmesser hat als die zweite (16).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 552 942, 763 594,
787;

französische Patentschriften Nr. 434 631, 965 740; britische Patentschrift Nr. 586 501;
USA.-Patentschriften Nr. 2 386 585, 2 587 357.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen