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| Rudolf Bührer, Horgen (Schweiz) ; Friedensweg 6,- |
| RudolfBührer, Horgen (Schweiz) ; Friedensweg 6, |
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| Carl Streuli, Horgen (Schweiz), Schleifetobelweg 24, |
| Carl Streuli, Horgen (Schweiz), Schleifetobelweg 24, |
| Karl Schroeder, Richterswil (Schweiz), Burghalden. |
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| "Mit Verzögerung wirkendes Ventil". |
| Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit Ver- |
| zögerung wirkendes Ventil mit einem Kolben, der axial ver- |
schiebbar in einem zylindrischen Hohlraum angeordnet ist und in Schließlage eine
an einem Ende des Hohlraumes gebildete mit einem Sitz versehene Durchflußöffnung
verschließt.
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Dieses Ventil zeichnet sich dadurch aus, daß der den Sitz radial überragende
Kolben eine gegen die Zylinderwand abdichtende Dichtung und einen diese überdeckenden
Kanal aufweist, welcher den Raum der an die dem Sitz abgewandte Stirnfläche des
Kolbens angrenzt, mit einem Raum verbindet, welcher in radialer Richtung an den
Sitz angrenzt und mit dem Ventileinlaß in Verbindung steht, wobei am Kolben ein
durch die Durchflußöffnung hindurchragender, in dieser geführter
hohlzylindrischer
Ansatz gebildet ist, welcher nach Art einer Schraubenlinie angeordnete Durchbrechungen
aufweist.
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Bei einer Anwendung eines solchen Ventils steht der dem Sitz abgewandte
Teil des Hohlraumes über ein unabhängig vom Flüssigkeitsdruck betätigbares Hilfsventil
mit der Auslaßleitung des Ventils in Verbindung.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils
weist der zylindrische Hohlraum an der dem Sitz gegenüber liegenden Seite eine Öffnung
auf, welche mit dem Ventilauslaß in Verbindung steht und an ih rer dem Hohlraum
zugewandten Seite einen Sitz für einen mit einer Handhabe verbundenen Ventilkörper
bildet, der bei geschlossenem Ventil von dem im Hohlraum herrschenden Druck in seiner
Schließlage gehalten und bei völlig geöffnetem Ventil vom Kolben gegen den Sitz
des Ventilkörpers gedrückt wird.
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Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils erfordert kein
Hilfsventil zur Betätigung. Wird der Ventilkörper durch Druck-auf die Handhabe von
seinem Sitz entfernt, so öffnet sich das Ventil nach Ablauf der Verzögerungszeit,
und es schließt sich ebenfalls nach Ablauf der Verzögerungszeit, nachdem die Handhabe
losgelassen wurde.
Es kann auf diese Weise beliebig-lang offen gehalten
werden. Wird jedoch nur kurzzeitig auf die Handhabe gedrückt, so öffnet sich das
Ventil und schließt sich nach einer vorbestimmten Zeit bzw. nachdem eine vorbestimmte
Durchflußmenge durch das Ventil geströmt ist, automatisch.
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Die Zeichnung zeigt zwei beispielsweise Ausführungsformen von erfindungsgemäßen
Ventilen.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die erste Ausführungsform, und
Fig. 2 zeigt einen entsprechenden Längsschnitt durch die zweite Ausführungsform.
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Das in Fig. 1 dargestellte Ventil weist ein T-förmiges Gehäuse 1
auf, an dem ein Einlaß 2, ein Auslaß 3 und ein zylindrischer Hohlraum 4 gebildet
sind. Im Hohlraum 4 ist ein Kolben 5 verschiebbar gelagert, welcher in der gezeichneten
Schließlage eine mit einem Sitz 6 versehene Durchflußöffnung verschließt. Der Außendurchmesser
des Sitzes 6 ist kleiner als der Kolbendurchmesser. Zwischen dem Kolbenmantel und
der zylindrischen Innenfläche des Hohlraumes 4 ist ein Ringspalt gebildet. Der Kolben
5 ist mittels einer Dichtung 7 gegen die Wand des Hohlraumes 4 abgedichtet und weist
einen Kanal 8 auf. Dieser Kanal verbindet den Raum, der an die dem Sitz 6 abgewandte
Stirnfläche des Kolbens
5 angrenzt, mit dem Raum welcher an den
Teil des Kolbenmantels angrenzt, der sich von der Dichtung 7 in Richtung zum Sitz
6 erstreckt. Dieser Raum kommuniziert mit einem in radialer Richtung an den Sitz
6 angrenzenden Raum und mit dem Einlaß. 2. Am Kolben 5 ist ein hohlzylindrischer
Ansatz 9 gebildet, der koaxial zum Kolben angeordnet ist, durch die Durchflußöffnung
hindurchragt und in dieser geführt ist. Dieser Ansatz 9 weist Durchbrechungen 10
auf, welche nach Art einer Schraubenlihie angeordnet sind. In den Kanal 8 ist eine
Düse 11 eingesetzt. Bei einer Anwendung dieses Ventils ist der Einlaß 2 an eine
Flüssigkeitszufuhrleitung, der Auslaß 3 an eine Flüssigkeitsauslaßleitung angeschlossen,
und es steht der dem. Sitz 6 abgewandte Teil des Hohlraumes 4 mittels einer. Leitung
12, welche ein unabhängig vom Flüssigkeitsdruck betätigbares Hilfsventil enthält,
mit der Flüssigkeitsauslaßleitung-in Verbindung.-Die Flüssigkeitszufuhr-und die
Flüssigkeitsauslaßleitung sowie das Hilfsventil sind in der Zeichnung nicht darge-.
stellt.
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Die Wirkungsweise des beschriebenen Ventils ist folgende : Bei der
gezeichneten'Lage des Kolbens 5 ist der Einlaß 2 mit Flüssigkeit unter dem in der
Zuleitung herrschenden Druck gefüllt. Die Flüssigkeit füllt auch den Raum
aus
der sich an der dem Sitz 6 zugewandten Seite der Dichtung 7 zwischen der Oberfläche
des Kolbens 5 und der dieser gegenüber liegenden Wand des Hohlraumes 4 und. um.
den Sitz-6 herum erstreckt. Dabei ist die Flüssigkeit auch durch den Kanal. 8 und
die Düse 11 in den Teil des Raumes 4 eingedrungen, der an die dem Sitz 6 abgewandte.
Stirnseite des Kolbens 5 angrenzt.. In der Schließlage des Kolbens ist das in der
Leitung 12 befindliche Hilfsventil geschlossen, so daß keine Flüssigkeit aus dem
Raum 4 austreten kann. Unter diesen Umständen übt die Flüssigkeit auf die. (in der
Zeichnung) obere Stirnfläche des Kolbens 5 eine größere Kraft aus als auf die (in
der Zeichnung) untere, ringförmige, außerhalb des Sitzes 6 liegende Fläche des Kolbens..
Dadurch wird der Kolben gegen den Sitz gedrückt.
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Wird das Hilfsventil geöffnet, ~so wird die an die obere Stirnseite
des Kolbens angrenzende Flüssigkeit vom Druck entlastet, so daß die von unten auf
die aringförmige, außerhalb des Sitzes 6 liegende Fläche des Kolbens ausgeübte,
nach oben gerichtete Druckkraft die nach unten gerichtete Kraft übertrifft, welche
sich aus der Schwerkraft und der auf die obere Stirnseite des Kolbens von der Flüssigkeit
ausgeübten Kraft zusammensetzt. Dadurch wird der Kolben-5 von dem Sitz 6 abgehoben
und nach oben verschoben.
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Bleibt das. Hilfsventil geöffnet, so bleibt der
Kolben
in seiner oberen Stellung ; obwohl durch den Kanal 8 und die Düse 11 Flüssigkeit
in den Raum oberhalb des Kolbens nachströmt, kann sich dort kein Druck entwickeln,
da dieser Raum über das Hilfsventil mit der-Abflußleitung in Verbindung steht. Sobald
das Hilfsventil geschlossen wird, entsteht in dem Raum oberhalb des Kolbens ein-allmählich
zunehmender Druck, der auf die durch den Kanal 8 und die Düse 11 nachströmende Flüssigkeit
zurückzuführen ist, welche bei geschlossenem Hilfsventil nicht abfließen kann. Unter
der Wirkung dieser allmählichen Druckzunahme durch das einströmende Wasser wird
der Kolben 5 langsam nach unten. verschoben und schließlich wieder gegen den'Sitz
6 gedrückt.
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Beim Heben des Kolbens 5 werden die an dem Ansatz
| 9 längs einer'Schraubenlinie vorgesehenen Durchbrechungen |
10 sukzessiv über den. Sitz 6 gehoben, so daß die Flüssigkeit in zunehmendem Maße
vom Einlaß 2 durch die Öffnungen 10 in das Innere des Ansatzes 9 und weiter in den
Auslaß 3 gelangen. kann.. Umgekehrt werden beim Senken des Kolbens 5 die Durchbrechungen
10 nacheinander geschlossen, so daß die Flüssigkeitsströmung allmählich abgeriegelt
wird.
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Zur Entlastung des oberhalb des Kolbens befindli-
| chen Raumes-vom Flüssigkeitsdruck kann an Stelle der Lei- |
| tung 12 und des-Hilfsventils auch ein axial durch den Kol- |
| ben hindurchgehender Kanal vorgesehen. sein, dessen oberes |
Ende mittels eines oberhalb des Kolbens und koaxial zu diesem angeordneten,
verschiebbaren Hilfskolbens verschließbar ist. Dieser Hilfskolben kann von Hand
oder mittels eines Solenoids betätigbar sein.'Der zur Achse des Kolbens parallel
verlaufende Teil des Kanals 8 wird in diesem Falle nicht koaxial wie in der Zeichnung
dargestellt, sondern seitlich angeordnet.
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Bei dem beschriebenen Ventil ist die Verzögerung durch Auswechseln
der Düse 11 gegen-eine solche mit größerer oder kleinerer Durchtrittsöffnung einstellbar.
Gewisse Verunreinigungen, beispielsweise Hanffäden, welche im Ventildurchlaß, also
in den Durchbrechungen 10 hängen bleiben, werden abgeschert, wenn der Kolben sich
verschiebt.
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Das in Fig. 2 dargestellte Ventil weist wiederum ein Gehäuse 1 mit
einem Einlaß 2, einem Auslaß 3 und einem zylindrischen Hohlraum 4 auf, in dem ein
Kolben 5 verschiebbar gelagert ist, welcher wie beim Beispiel in Fig. 1 in der gezeichneten
Schließlage eine mit einem Sitz 6 versehene Durchflußöffnung verschließt. Der Außendurchmesser
des Sitzes 6 ist wiederum kleiner als der Durchmesser des Kolbens. Weiterhin ist
der Kolbendurchmesser kleiner als der Durchmesser des zylindrischen Hohlraumes 4,
so daß zwischen dem Kolbenmantel und der zylindrischen Wand des Hohlraumes 4 ein
Ringspalt gebildet ist. Der Kolben ist mittels einer
Dichtung 7
gegen die Wand-des Hohlraumes 4 abgedichtet und weist einen Kanal 8 auf, welcher
den Raum, der an die dem Sitz 6 abgewandte Stirnfläche des Kolbens 5 angrenzt, mit
dem Teil des Ringspaltes verbindet, der sich zwischen der Dichtung 7 und dem Sitz
6 erstreckt und mit dem Einlaß 2 kommuniziert. Der Kolben weist einen hohlzylindrischen
Ansatz 9 auf, der in der Durchflußöffnung geführt ist und entlang einer Schraubenlinie
angeordnete Durchbrechungen 10 hat. Der Kanal 8 enthält eine Düse 11. Soweit entspricht
das Ventil nach Fig. 2 demjenigen nach Fig. 1.
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Der zylindrische Hohlraum 4 weist an. der dem Sitz
| 6 gegenüberliegenden Stirnseite eine Öffnung 13 auf, welche |
| über Kanäle 14, 15 und 16 mit dem Auslaß 3 des Ventils in |
| Verbindung steht. Auf der dem Hohlraum 4 zugewandten Seite |
| ist an der Öffnung 13 mittels einer Dichtung 17 ein Sitz |
für einen Ventilkegel 18 gebildet. Der Ventilkegel 18 ragt in den Hohlraum hinein
und ist über einen längs verschiebbar gelagerten Stab 19 mit einem Druckknopf 20
verbunden.
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Das Gesamtgewicht des Ventilkegels 18, des Stabes 19 und des Druckknopfes
20 sowie die Abmessungen des Sitzes an der Dichtung 17 sind so gewählt, daß der
aus dem Einlaß durch den Kanal 8 in den (in der Zeichnung) oberen Teil des Hohlraumes
4 übertragene betriebsmäßige Minimaldruck der Flüssigkeit genügt, um den in Schließlage
gebrachten Ventilkegel
18 gegen die Schwerkraft der Teile 18,
19,20 und in der Öffnung 13 eventuell zurückgebliebener Flüssigkeit gegen seinen
Sitz zu drücken. Weiterhin sind die axiale Länge des Hohlraumes 4 und des in diesem
verschiebbaren Kolbens 5 so gewählt, daß der. Kolben 5 bei völlig geöffnetem Ventil
den Ventilkörper 18 gegen seinen Sitz drückt.
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Die Wirkungsweise des Ventils nach Fig. 2 ist folgende : In der gezeichneten
Lage des Kolbens 5 und des Ventilkörpers 18 ist das Ventil geschlossen. Der Einlaß
2 und der Hohlraum 4 sind mit Flüssigkeit unter dem"betriebsmäßigen Druck gefüllt.
Unter der Wirkung dieses Druckes wird der Ventilkörper 18 gegen seinen Sitz an der
Dichtung 17 gedrückt. Da dieser Druck an einer dem Kolbendurchmesser entsprechenden
Fläche nach unten und nur an dem außerhalb des Sitzes 6 liegenden ringförmigen Teil
der Fläche nach oben wirkt, wird der'Kolben 5 gegen seinen Sitz 6 gedrückt.
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Durch Druck auf den Druckknopf 20 wird der Ventilkörper 18 von seinem
Sitz entfernt und der oberhalb des Kolbens 5 liegende Teil des Hohlraumes 4 über
die Öffnung 13 und die Kanäle 14,15,16 vom Druck entlastet, wobei die Flüssigkeit
nicht rasch genug durch die Düse 11 und den Kanal 8 nachfließen kann, um den Druck
in diesem Teil des Hohlraumes wieder aufzubauen. Dadurch bleibt der Ventilkörper
18
in der von seinem Sitz entfernten Stellung. Unterhalb der Dichtung 7 steht der Kolben
jedoch unverändert unter der Wirkung des betriebsmäßigen Flüssigkeitsdruckes.
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Die von diesem auf den außerhalb des Sitzes 6 liegenden ringförmigen
Teil der Kolbenfläche nach oben wirkende Kraft übertrifft nun die nach unten wirkende
Schwerkraft des Kolbens und der oberhalb desselben befindlichen, nicht mehr unter
Druck stehenden Flüssigkeit, so daß der Kolbeh gehoben wird und die Flüssigkeit
durch die Öffnungen 10 in den Auslaß 3 fließt. Der Kolben 5 stößt in seiner oberen
Endlage gegen den Ventilkörper 18 und rückt diesen gegen seinen Sitz, wodurch die
Öffnung 13 verschlossen wird. Infolge der durch die Düse 11 und den Kanal 8 nachfließende
Flüssigkeit, welche nun nicht mehr durch die Öffnung 13 abfließen kann, steigt der
Druck in dem oberhalb des Kolbens liegenden Teil des Raumes 4 wieder bis auf den
im Einlaß 2 herrschenden Betriebsdruck an. Dabei wird der Ventilkörper 18 in Schließlage
an seinen Sitz gehalten und der Kolben 5 mit einer von der Öffnung der Düse 11 abhängigen
Geschwindigkeit in Schließlage gesenkt. Auf diese Weise wird durch kurzzeitigen
Druck auf den Druckknopf der Durchfluß einer bestimmten, durch die Öffnung der Düse
11 wählbaren Flüssigkeitsmenge durch das Ventil ausgelöst. Bei einem während längerer
Zeit auf den Druckknopf 20 ausgeübten Drück wird
der Ventilkegel
18 daran gehindert, vom Kolben 5 in Schließlage geschoben zu werden. In diesem Falle
strömt Flüssigkeit so lange durch das Ventil,'bis nach Loslassen des Druck knopfes
20 der Kolben 5 den Ventilkörper 18 in Schließlage gebracht und dadurch den Schließvorgang
eingeleitet hat, der mit dem Anliegen des Kolbens 5 am Sitz 6 endet.
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Im vorstehenden wurde angenommen, daß das Ventil in der Lage verwendet
wird, in welcher der Stab 19 vertikal steht und der Druckknopf 20 oben ist. Das
Ventil kann jedoch auch in einer anderen Lage montiert werden. In den Lagen, in
denen der Ventilkörper 18 unter der Wirkung der Schwerkraft in seine Schließlage
gedrängt würde, kann eine gegen die Schwerkraft auf den Ventilkörper wirkende Feder
eingebaut werden. Auch in anderen Lagen kann eine solche Feder vorteilhaft sein,
beispielsweise wenn der Flüssigkeitsdruck im Einlaß nicht genügt, um den Ventilkegel
gegen die Wirkung der Schwerkraft in Schließlage zu halten.