DE1115041B

DE1115041B - Von Druckmittel gesteuertes Fluessigkeitsventil fuer selbsttaetige Mengenbegrenzungsvorrichtungen

Info

Publication number: DE1115041B
Application number: DEH36183A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walter Hartung
Original assignee: WALTER HARTUNG DIPL ING
Current assignee: WALTER HARTUNG DIPL ING
Priority date: 1959-04-22
Filing date: 1959-04-22
Publication date: 1961-10-12

Description

Von Druckmittel gesteuertes Flüssigkeitsventil für selbsttätige Mengenbegrenzungsvorrichtungen Die Erfindung betrifft ein von Druckmittel gesteuertes Flüssigkeitsventil, das von einem Mengenvoreinstellwerk steuerbar ist. Es ist bei solchen Mengenbegrenzungsvorrichtungen bekannt, den Ventilverschiußkörper durch ein von einem Druckmittel beaufschlagtes Hubglied gegen die Wirkung einer Ventilschließfeder zu öffnen und vor dem Abschluß zur Vermeidung eines starken Flüssigkeitsschlages in eine drosselnde Zwischenstellung zu bringen. Bei bekannten Anordnungen dieser Art wird die Zwischenstellung des Ventilverschlußkörpers durch Verminderung des Steuerdruckes herbeigeführt. Das hat erhebliche Nachteile. Ein wesentlicher Nachteil besteht darin, daß die Ventilschließfeder bei den bekannten Ausführungen nicht nur das Ventil gegebenenfalls gegen den Druck der durchströmenden Flüssigkeit in Schließlage bringen, sondern auch noch das Druckmittel aus dem Steuerdruckraum des Hubgliedes durch den Auslaß verdrängen muß. Wenn bei diesem Vorgang größere Verzögerungen, die eine Mengenvertälschung zur Folge haben, vermieden werden sollen, ist eine relativ starke Ventilschließfeder erforderlich, die wiederum relativ hohe Steuerdrücke oder große Steuerdruckräume notwendig machen.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Ventile ist darin zu sehen, daß in der Periode der Ventilzwischenstellung der Steuerdruck erheblich vermindert werden muß, was sich praktisch nur durch Öffnen des Druckmittelauslasses erreichen läßt. Es findet daher während dieser Periode ein ständiger Druckmittelverbrauch statt, der erheblich ins Gewicht fallen kann. Außerdem ist mit der Verminderung des Steuerdruckes meist ein Zeitverlust verbunden, der zur Folge hat, daß sich das Ventil relativ langsam in die Zwischenstellung einspielt, wodurch die Periode der Ventilzwischenstellung unnötig verlängert wird.
Die geschilderten Nachteile werden bei derartigen druckmittelgesteuerten Ventilen erfindungsgemäß dadurch behoben, daß das Hubglied in an sich bekannter Weise zwei Druckflächen unterschiedlicher Größe aufweist und daß die an die Druckflächen angrenzenden Steuerdruckräume durch eine vom Mengenvoreinstellwerk betätigte Umschaltvorrichtung wahlweise an die Druckmittelleitung oder an einen Druckmittelauslaß anschließbar sind. Es wird also als Hubglied ein Differentialkolben oder eine entsprechende Membrankombination benutzt, so daß bei gleichbleibendem, vollem Steuerdruck durch einfache Umschaltung unterschiedliche Stellkräfte auf den federbelasteten Ventilverschlußkörper ausgeübt werden können.
Eine besonders einfache und zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn das Hubglied zwei Steuerdruckräume abschließt, von denen der eine zwischen den unterschiedlichen Druckflächen und der andere an der Außenseite der größeren Druckfläche liegt. Man kann bei einer solchen Anordnung durch Umschaltung die Wirkrichtung des Steuerdruckes sogar umkehren, so daß der Steuerdruck in einem die Schließfeder unterstützenden Sinne wirkt, um einen Schnellschluß des Ventils herbeizuführen.
Ein besonderer Vorteil ergibt sich, wenn in die Druckmittelleitung ein Druckregler eingebaut ist, der auf unterschiedliche Sollwerte einstellbar ist. Man kann ohne weiteres die Ventilschließfeder und die größere der Druckflächen des Hubgliedes so bemessen, daß bei unterhalb des Sollwertes liegendem Steuerdruck über der größeren Druckfläche das Ventil bereits voll geöffnet ist.
Durch Einstellung des Steuerdrucksollwertes kann man dann in bequemer Weise die Ventilzwischenstellung in relativ weiten Grenzen verändern.
In Fig. 1 bis 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt schematisch ein druckmittelgesteuertes Ventil in Offenstellung; Fig. 2 und 3 zeigen andere Stellungen der zugehörigen Umschaltvorrichtung.
Mit dem Schaft 1 eines in einem Ventilgehäuse 2 angeordneten Ventilverschlußkörpers 3 ist eine Membran 4 verbunden, die einen Ansatz 5 des Ventilgehäuses 2 oben abschließt. Mit dem Membranteller 4' ist ein in einem Zylinder 6 gleitender Kolben 7 verbunden, dessen Durchmesser größer ist als der der Membran 4. Der Zylinder 6 befindet sich in einem oben geschlossenen Kopfstück 8, das auf den Ansatz 5 des Ventilgehäuses 2 aufgesetzt ist. Zwischen der Membran 4 und dem Kolben 7 befindet sich ein Steuerdruckraum 9, der durch eine kurze Leitung 10 an einen Dreiwegehahn 11 angeschlossen ist. Ein zweiter Steuerdruckraum 12 befindet sich an der Außenseite des Kolbens 7. Durch eine Leitung 13 ist eine Verbindung mit einem zweiten Dreiwegehahn 14 hergestellt. Die Dreiwegehähne 11, L4 gestatten es, den Steuerdruckraum 9 bzw. 12 wahlweise an einen Druckmittelauslaß 15 bzw. 15' oder an eine Steuerdruckleitung 16 anzuschließen, die in nicht dargestellter Weise mit einem Druckmittel, z. B. Preßluft, gespeist ist. In die Steuerdruckleitung 16 ist ein bekannter und nicht näher zu erläuternder Druckregler 17 eingeschaltet, dessen Sollwert einstellbar ist. Der Ventilverschlußkörper 3 steht unter dem Einfluß einer Ventilschließfeder 18, die sich einerseits am Ventilgehäuse 2, andererseits an der Unterseite des Membrantellers 4' abstützt.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Betriebszustand ist der Steuerdruckraum 12 durch den Dreiwegehahn 14 an die Steuerdruckleitung 16 und der Steuerdruckraum 9 durch den Dreiwegehahn 11 an den Auslaß 15 angeschlossen. Durch den auf die große Druckfläche des Kolbens 7 wirkenden Steuerdruck wird der Ventilverschlußkörper 3 gegen die Wirkung der Ventilschließfeder 18 in Offenstellung an einer verstellbaren Anschlagschraube gehalten, bei der im Ventilgehäuse 2 in Pfeilrichtung die volle Flüssigkeitsmenge strömt. Die Ventilschließfeder 18 und die Druckfläche des Kolbens 7 sind so bemessen, daß die Offenstellung erreicht wird, wenn der Steuerdruck noch unterhalb des kleinsten am Druckregler 17 einstellbaren Sollwertes liegt.
Wenn das Ventil 3 vor dem völligen Abschluß in eine Zwischenstellung gebracht werden soll, bei der z. B. nur noch 20 °/n der vollen Menge durchgelassen wird, muß der Dreiwegehahn 11, wie in Fig. 2 dargestellt ist, so umgeschaltet werden, daß der Steuerdruckraum 9 ebenfalls an die Steuerdruckleitung 16 angeschlossen ist, so daß in den Räumen 9 und 12 gleichzeitig der Steuerdruck herrscht. Da jetzt auch unterhalb des Kolbens 7 Steuerdruck vorhanden ist, wirkt nunmehr der Feder 18 eine der Größe der Membrandruckfiäche entsprechende kleinere Stellkraft entgegen. Durch Einstellung des Steuerdrucksollwertes am Regler 17 kann man diese verkleinerte Stellkraft verändern. Zwischen der Stellkraft und der Kraft der Ventilschließfeder 18 stellt sich sofort ein Gleichgewichtszustand ein, so daß der Ventilverschlußkörper 3 in eine Zwischenstellung gelangt. Durch die Sollwerteinstellung des Reglers 17 kann man die Zwischenstellung so wählen, daß z. B. 20 oder 10 oder auch 30 oil der vollen Menge durch das Ventil 3 durchgelassen werden.
Soll das Ventil 3 jedoch plötzlich ohne nennenswerte Verzögerung geschlossen werden, weil z. B. eine vorgegebene Menge durchflossen ist, so kann das durch Umsteuerung des Dreiwegehahnes 14 (s. Fig. 3) erreicht werden, indem der Steuerdruckraum 12 an den Auslaß 15' angeschlossen wird. Jetzt wirkt sowohl der noch im Steuerdruckraum 9 vorhandene Steuerdruck entsprechend der Differenz der Druckflächengröße von Membran 4 und Kolben 7 als auch die Ventilschließfeder 18 in schließendem Sinne auf den Ventilverschlußkörper 3 ein, so daß eine vergrößerte Schließkraft zur Verfügung steht.
Die geschilderte Steuerung der Dreiwegehähne 11, 14 kann über Elektromagnete 19, 19' von einem Kommandogeber, z. B. einem Mengenvoreinstellwerk, erfolgen.
An Stelle der Dreiwegehähne 11, 14 kann man natürlich jede andere sinngemäß wirkende Umschaltvorrichtung verwenden. Das dargestellte Ventil 3 kann selbstverständlich auch eine andere Absperrvorrichtung, z. B. ein Schieber oder ein Hahnküken, sein, sofern sich diese in eine drosselnde Zwischenstellung bringen lassen. Als Druckmittel zur Steuerung des Ventils kann man Druckluft oder Druckflüssigkeit, gegebenenfalls auch die durch das Ventil strömende Flüssigkeit selbst verwenden. Bei der geschilderten Anordnung ist der Druckmittelverbrauch auf eine Füllung der Steuerdruckräume 9, 12 beschränkt, weil während der Periode der Ventilzwischenstellung (s. Fig. 2) ein Druckmittelverbrauch nicht stattfindet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Von Druckmittel gesteuertes Flüssigkeitsventil, das von einem Mengenvoreinstellwerk steuerbar ist und bei dem der Ventilverschlußkörper von einem vom Druckmittel beaufschlagten Hubglied gegen die Wirkung einer Ventilschließfeder geöffnet und vor dem Abschluß zur Vermeidung eines starken Flüssigkeitsschlages in eine drosselnde Zwischenstellung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubglied in an sich bekannter Weise zwei Druckflächen (4, 7) unterschiedlicher Größe aufweist und daß die an die Druckflächen angrenzenden Steuerdruckräume (9, 12) durch eine vom Mengenvoreinstellwerk betätigte Umschaltvorrichtung (11, 14) wahlweise an die Druckmittelleitung oder an einen Druckmittelauslaß anschließbar sind.
2. Von Druckmittel gesteuertes Flüssigkeitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubglied (4, 7) zwei Steuerdruckräume (9, 12) abschließt, von denen der eine (9) zwischen den unterschiedlichen Druckflächen und der andere an der Außenseite der größeren Druckfläche liegt.
3. Von Druckmittel gesteuertes Flüssigkeitsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Druckmittelleitung (16) ein Druckregler (17) eingebaut ist, der auf unterschiedliche Sollwerte einstellbar ist, und daß die Ventilschließfeder (18) und die größere der Druck flächen (7) des Hubgliedes so bemessen sind, daß bei unterhalb des Sollwertes liegendem Steuerdruck über der größeren Druckfläche (7) das Ventil (3) bereits voll geöffnet ist.
4. Von Druckmittel gesteuertes Flüssigkeitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Umschaltvorrichtung (11, 14) derart steuerbar ist, daß der Steuerdruck nacheinander zunächst die größere Druckfläche (7) beaufschlagt, wodurch das Ventil (3) voll geöffnet wird, danach durch Beaufschlagung der kleineren Druckfläche (4) eine verminderte Öffnungskraft ausübt, wodurch das Ventil (3) in eine Zwischenstellung gebracht wird, und dann in einer Steuerkammer (9) in einem die Ventilschließfeder (18) unterstützenden Sinne wirkt, um einen Schnellschluß des Ventils (3) herbeizuführen.