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Hilfsgesteuertes Ventil, dessen Bewegung durch das abzusperrende Druckmittel
bewirkt wird Die Erfindung betrifft ein Ventil, dessen Bewegung durch das abzusperrende
Druckmittel bewirkt wird, mit Steuerung durch ein vorzugsweise elektromagnetisch
betätigtes Hilfsventil. Eine bekannte Ausführungsform derartiger Ventile sind die
Membranventile, bei denen das Druckmittel bei der Schließbewegung von einer Seite
der Membran zur anderen Seite durch eine außermittige Durchströmöffnung übertreten
kann.
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Damit bei solchen Ventilen im Augenblick des Schließens nicht der
Druckmittelstrom so plötzlich unterbrochen wird, daß ein Wasserschlag auftritt,
ist es bekannt, den Querschnitt dieser übertrittsöffnung bei Annäherung an die Schließstellung
zu vermindern, so daß der Druckmitteldurchtritt durch die Öffnung in der letzten
Phase der Schließbewegung gedrosselt wird.
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Als Mittel, um den Durchtrittsquerschnitt zu vermindern, ist es bekannt,
einen konischen Stift anzubringen, der am Ventilgehäuse befestigt ist, seine Stellung
und Lage beim Öffnen und Schließen des Ventils also nicht ändert und der in die
überströmöffnung in der Membran hineinragt.
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Es ist ferner bekannt, den Sitz des Hilfsventils an der Rückseite
der Membran tellerförmig so weit zu verbreitern, daß er sich über die Durchtrittsöffnungen
hinweg erstreckt und an seinem Rand eine gegen die Membran weisende Ringwulst trägt,
gegen die sich die Membran bei der Schließbewegung zunehmend anlegt. Damit, auch
wenn die Ringwulst an der Membran anliegt, noch ein Flüssigkeitsübertritt möglich
ist, ist dabei in diese Wulst eine feine Kerbe eingeschnitten.
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Es ist ferner bekannt, bei solchen Membranventilen ein über die Durchtrittsöffnung
reichendes Abdeckteil vorzusehen, das entweder am beweglichen Teil oder am Gehäuse
angebracht ist und beim Anlegen an die Membran die Durchtrittsöffnung teilweise
verschließt.
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Die Anordnungen mit einem in die Durchtrittsöffnung eintretenden Stift
haben sich im Betrieb bewährt, doch erfordert ihre Herstellung höchste Genauigkeit,
da der am Gehäuse angebrachte Stift bei der Bewegung der Membran genau in deren
Durchtrittsöffnung eintreten muß. Bei der Ausführungsform, bei der sich eine Ringwulst
an die Membran anlegt, steht, solange die Ringwulst noch nicht ganz an der Membran
anliegt, in dem Ringspalt zwischen Membran und Ringwulst ein verhältnismäßig großer
Durchtrittsquerschnitt zur Verfügung, ; der dann plötzlich auf den sehr kleinen
Querschnitt der in der Ringwulst vorgesehenen Kerbe vermindert wird, womit der Wasserschlag
nicht zuverlässig genug beseitigt ist. Bei dieser Anordnung und bei der Anordnung,
bei der die Öffnung durch teilweises Abdecken vermindert wird, besteht außerdem,
falls das Druckmittel Verunreinigungen mit sich führt, die Gefahr, daß die ziemlich
kleine Öffnung in der Membran verstopft wird, wodurch das Ventil funktionsunfähig
wird.
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Gemäß der Erfindung werden, ausgehend von den bekannten Ausführungen,
alle diese Schwierigkeiten dadurch behoben, daß das Abdeckteil einen konischen Stift
trägt, der in die Durchtrittsöffnung hineinragt.
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Die Verminderung des Durchströmquerschnittes erfolgt dabei einerseits
durch das Eindringen des konischen Stiftes in die Durchtrittsöffnung, deren wirksamer
Querschnitt dadurch vermindert wird, andererseits aber gleichzeitig auch dadurch,
daß sich kurz vor Erreichen der Schließstellung das Abdeckteil an die Membran anlegt
und die Druckflüssigkeit nur noch durch die Aussparung im Abdeckteil zur Durchtrittsöffnung
gelangen kann. Durch diese doppelte Steuerung der Flüssigkeitsströmung kann die
Schließcharakteristik des Ventils den Erfordernissen sehr gut angepaßt werden, so
daß ein Wasserschlag auch unter besonders ungünstigen Verhältnissen mit Sicherheit
vermieden wird.
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Dadurch, daß sich der am Abdeckteil angebrachte Stift beim öffnen
und Schließen des Ventils in der Aussparung verschiebt, wird aber gleichzeitig auch
die Aussparung offengehalten, und Verunreinigungen, die sich in der Durchtrittsöffnung
abgesetzt haben, werden sofort entfernt.
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Das Ventil gemäß der Erfindung vereinigt damit die Betriebssicherheit
des bekannten Ventils mit in die Durchströmöffnung eintretendem Stift mit der Möglichkeit,
den Schließvorgang weitgehend zu
steuern, vermeidet aber die Fabrikationsschwierigkeiten,
da der Stift nicht- mehr am Gehäuse, sondern am Abdeckteil vorgesehen wird, das
sowieso mit der Membran in unmittelbarer Verbindung steht, so daß es keine Schwierigkeiten
macht, den Stift so anzubringen, daß er genau in die Öffnung paßt.
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Die Aussparung im Abdeckteil kann entweder eine Kerbe in der der Membran
zugewandten Fläche des Abdeckteils oder ein durch diesen hindurchreichender Einschnitt
sein. Der im Abdeckteil. angeordnete Stift ist zweckmäßig von einer Ringnut umgeben,
in die die Aussparung einmündet, so daß, auch wenn der Stift nicht zentrisch zur
Öffnung in der Membran sitzt, der übertritt der Flüssigkeit von der Aussparung in
die Durchströmöffnung nicht behindert oder abgesperrt wird.
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Der in die Durchtrittsöffnung hineinragende konische Stift kann einen
runden- Querschnitt haben, zweckmäßig erhält dieser Stift aber einen unmnden Querschnitt,
und zwar vorteilhaft -so;- daß seine Ausdehnung in Bewegungsrichtung größer ist
als seine Ausdehnung quer zur Bewegungsrichtung. Zu diesem Zweck kann der Stift
einen ovalen Querschnitt haben, oder der Stift kann die Form eines spitzen Kegels
haben, der an zwei Seiten abgeflacht ist. Er kann auch die Form einer vierseitigen
Pyramide mit quadratischem oder mit rechteckigem .Querschnitt haben, was den Vorteil
hat, daß. die Kanten der Pyramide die Reinigungswirkung bei der Bewegung des Stiftes
in der Durchströmöffnung begünstigen.
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Die Durchtrittsöffnung selbst kann rund sein, zweckmäßig erhält sie
aber die Form eines Langloches, dessen Längsrichtung radial zur Membran liegt. Dieses
Langloch kann sich. auch in Längsrichtung verjüngen.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Ventils gemäß der Erfindung ist in F
i g. 1 dargestellt. Dabei zeigt die linke Seite der F i g. 1 das Ventil in Offenstellung,
die rechte Seite zeigt das Ventil in Schließstellung.
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An dem beweglichen Ventilteil 1 ist ein Teller 2 angebracht, und zwischen-
diesen beiden Teilen ist die Membran 3, die zu diesem Zweck in der Mitte eine Öffnung
aufweist, befestigt. Der Rand der Membran 3 ist in üblicher Weise zwischen die Teile
des Gehäuses 4 eingeklemmt. An dem tellerförmigen Abdeckteil 2 ist ein konischer
Stift 5 angebracht. Dieser Stift 5 kann mit dem Teil 2 aus einem Stück bestehen,
wenn der Teil 2 aus Kunststoff gepreßt oder gespritzt ist. Dadurch ist gewährleistet,
daß der Stift 5 stets genau den gleichen Abstand von der ; Achse des Abdeckteils
2 hat. In der Membran 3 ist die Durchströmöffnung 6 angebracht, durch die der Stift
5 hindurchragt. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, tritt bei der Schließbewegung nicht
nur der Stift 5 tiefer in die Öffnung 6 ein, wobei der Querschnitt der Öffnung 6
durch den zunehmenden Querschnitt des Stiftes 5 vermindert wird, sondern er verschiebt
sich gleichzeitig auch innerhalb der Öffnung 6 in radialer Richtung, wodurch Schmutzteilchen,
die sich in der Öffnung abgesetzt haben, entfernt werden.
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In dem Rand des Tellers 2 befindet sich ein Einschnitt 7, der bis
zum Stift 5 reicht. Der Fuß des Stiftes 5 ist außerdem von einer Ringnut 8 umgeben,
in die der Einschnitt 7 einmündet. Wie in der rechten Hälfte der F i g. 1 zu sehen,
kann, wenn sich der Rand des Tellers 2 an die Membran 3 angelegt hat, durch den
Einschnitt 7 Flüssigkeit in den Ringkanal 8 und von diesem in die Öffnung 6 strömen.
Wie bei diesen durch das Druckmittel- bewegten Ventilen üblich, besitzt der bewegliche
Ventilteil 1 eine zentrale Öffnung 10, die durch einen elektromagnetisch bewegbaren
Hilfsventiltei111 verschlossen werden kann.
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Das Schließen des Ventils erfolgt nun folgendermaßen: Wenn der Anker
11 angehoben und dadurch die Öffnung 10 freigegeben ist, so kann die oberhalb der
Membran 3 befindliche Flüssigkeit, die durch die Öffnung 6 eingeströmt ist, durch
die Öffnung 10 abströmen, der Raum über der Membran ist drucklos, und die Membran
wird durch den Druck der bei 12 zuströmenden Flüssigkeit nach oben gedrückt, so
daß das Ventil geöffnet ist. Wird die Öffnung 10
durch den Anker 11 verschlossen,
so kann die bei 6 einströmende Flüssigkeit nicht mehr abfließen, und es stellt sich
oberhalb der Membran der volle Druck der bei 12 zuströmenden Flüssigkeit ein. An
der Unterseite der Membran ist aber die vom vollen Leitungsdruck beaufschlagte Fläche
um den Querschnitt des Abströmrohres 13 vermindert, so daß wie bei jedem Differentialventil
der Druck von oben überwiegt und das Ventil sich schließt. Die Schnelligkeit der
Schließbewegung ist dabei abhängig von der Menge der durch die Öffnung 6 einströmenden
Flüssigkeit. In der Offenstellung kann die Flüssigkeit ungehindert von der Öffnung
6 in den Raum oberhalb der Membran 3 fließen, und der Querschnitt der Öffnung 6
ist verhältnismäßig groß, da der Stift 5 nur mit seinem verminderten Querschnift
in die Öffnung hineinragt. 7e mehr sich der Abdeckteil2 der Membran 3 nähert, um
so tiefer tritt auch der Stift 5 in die Öffnung 6 ein und vermindert deren Querschnitt.
In dieser Bewegungsphase wird die Schließbewegung nur langsam vermindert. Kurz vor
Erreichen der Schließstellung legt sich die Membran an die Unterseite des Abdeckteils
2 an. Von dieser Stellung an kann die. Flüssigkeit nur noch durch die Aussparung
7 und den Ringkanal 8 aus der Öffnung 6 austreten. Der Flüssigkeitsdurchtritt wird
dadurch stark, aber genau definiert gedrosselt, so daß der letzte Teil der Schließbewegung
entsprechend langsam erfolgt und ein Wasserschlag vermieden ist. Gleichzeitig bewegt
sich der Stift 5 in radialer Richtung innerhalb der Öffnung 6 und entfernt dadurch
Schmutzteilchen, die beim Durchströmen der Öffnung in dieser hängenbleiben können,
sofort- wieder: Beim Öffnen des Ventils -wird elektromagnetisch der Anker 11 angehoben,
die oberhalb der Membran befindliche Flüssigkeit kann durch die Öffnung 10 frei
abströmen, und die Membran wird durch den Druck der bei 12 zuströmenden Flüssigkeit
angehoben. Da sich auch beim Öffnen der Durchtritt durch die Öffnung 6 stark verändert,
wird bei richtiger Abstimmung der Querschnitte 10 und 6
eine unerwünschte
zu schnelle Druckabsenkung vermieden. Auch- beim Öffnen verschiebt sich der Stift
5 in radialer Richtung in der Öffnung 6, wodurch die Öffnung nochmals gereinigt
und sichergestellt wird; daß beim Einleiten des nächsten Schließens diese Öffnung
6 nicht verstopft ist.
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Diese Wirkung des Stiftes 5 kann noch dadurch begünstigt werden, daß,
wie in F i g. 2 dargestellt, die Öffnung 6 ein Langloch ist, in dem sich der Stift
5 während der Schließbewegung von - der Stellung 5 a in. die Stellung 5 b
bewegt. Da, wie erwähnt und in F i g. 2 auch dargestellt, der Stift 5 in
der
Schließstellung einen größeren Querschnitt hat als in der Offenstellung, kann, wie
in F i g. 3 dargestellt, die COffnung 6 sich in der Bewegungsrichtung des Stiftes
verjüngen, indem beide Enden dem jeweiligen Querschnitt des Stiftes angepaßt sind.
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Der Stift 5 selbst kann ein Kegel mit kreisförmigem Querschnitt sein,
er kann aber auch einen unrunden Querschnitt haben. In F i g. 4 sind unter a, b,
c, d verschiedene mögliche Ausführungsformen des Stiftes 5 in Aufsicht und Seitenansicht
dargestellt.
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Die Membran 3 hat zweckmäßig in der Ruhelage, d. h., wenn keine Biegungskräfte
auf sie einwirken, die Form einer flachen Schale entsprechend der rechten Hälfte
der F i g. 1. In der Lage, d. h. in der Schließstellung des Ventils, ist die Membran
dann durch keine Biegungskräfte verformt. Beim Öffnen wird die Membran durch den
Wasserdruck unter Biegungsbeanspruchung in die Form gebracht, die in F i g. 1 in
der linken Hälfte dargestellt ist. In dieser Form, in der im Inneren der Membran
Biegungsspannungen auftreten, befindet sich die Membran aber immer nur während der
verhältnismäßig kurzen Zeiten, während deren das Ventil geöffnet ist.
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An dem Ventilteil 1 können zur besseren Führung im Rohr 13 einige,
beispielsweise drei oder vier Flügel 15 angebracht sein, die auch bei der
Offenstellung des Ventils noch in das Rohr 13 hineinragen und seitliche Verschiebungen
oder ein Verkanten des Verschlußteils verhindern. Ferner kann der Schlußteil an
seiner unteren, beim Schließen des Ventils in das Rohr 13 eintretenden Seite, wie
bei 16 dargestellt, ballig geformt sein, wodurch sich bei der Schließbewegung der
Durchströmquerschnitt zwischen dem Ventilsitz und dem Verschlußteil gegen Ende der
Schließbewegung vermindert, was ebenfalls dem Auftreten eines Wasserschlages entgegenwirkt.