DE2438553C3 - Pneumatisch gesteuertes Ventil - Google Patents
Pneumatisch gesteuertes VentilInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
- F16K31/122—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16K41/10—Spindle sealings with diaphragm, e.g. shaped as bellows or tube
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Description
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Die Erfindung betrifft ein pneumatisch gesteuertes Ventil mit zwei federbelasteten, unabhängig voneinander
bewegbaren Kolben, einem diesen zugeordneten federbeaufschlagten Übertragungselement zum öffnen
und Schließen des Ventils und einem Steuerventil zum Steuern der Druckluft, die den den Kolben zugeordneten
Zylindern über getrennte Eingägnge zugeführt wird.
Es sind Ventile für Feuerungsanlagen bekannt, bei denen die Brennstoffzufuhr langsam aufgesteuert wird,
andererseits aber eine Sicherheitsabschaltung mit Schnellschluß erforderlich ist. Für solche Anwendungsgebiete,
die ein hochvakuumdichtes Absperren von Gasen bei außergewöhnlichem Zuverlässigkeitsgrad
erfordern, wie es beispielsweise bei Uran-Trennanlagen und der dort vorkommenden Förderung von Uranhexa- &5
fluorid der Fall ist, sind diese bekannten Ventile nicht
geeignet. Die Ursache hierfür ist darin zu sehen, daß die bekannten Ventile mechanisch durch eine Druckfeder
schließen, so daß das Dichtelement bei jedem Schließvorgang aufgrund des starken Federimpulses
erheblich belastet und folglich verhältnismäßig frühzeitig in seiner Dichtwirkung beeinträchtigt oder gar
zerstört wird. Beim Absperren agressiver Medien, wie
z. B. Uranhexafluorid, wird eine extrem hohe Dichisicherheit
in der Größenordnung von IQ-'0 Torr 1/sec
bezogen auf Helium gefordert Diese Forderung erzwingt von Dichtmaterial relativ hoher Elastizität, das
gegenüber impulsartiger Schließkräften besonders anfällig ist Hinzu kommt, daß die Zahl der Schließ- und
Öffnungsvorgänge in Feuerungsanlagen relativ gering ist, während sie beispielsweise in rechnergesteuerten
Anlagen um Größenordnungen darüber liegen kann.
Weiterhin ist ein Ventil bekannt, das zwei voneinander
unabhängige Kolben besitzt, die über getrennte Eingänge an die Druckluftquelle angeschlossen sind.
Während der erste Kolben dem öffnen des Vetils dient und das Ventil wiederum durch Federkraft geschlossen
wird, dient der zweite Kolben dazu, die Bewegungsenergie
des ersten Kolbens nebst Übertragungselementen kurz vor dem Schließen des Ventils abzufangen, so daß
die Bewegungsenergie nicht mehr von den die Abdichtung bewirkenden Elementen des Ventils aufgenommen
werden muß. Der Nachteil dieser Konstruktion ist entweder die Stoßbelastung innerhalb des
Ventils bei jedem Schließvorgang oder eine verhältnismäßig langsame Schließzeit und die Gefahr, daß sich die
Schließzeiten im Laufe der Zeit durch Verschleiß verändern.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der vorgenannten Art so weiterzubilden, daß es
unter Beibehaltung der Sicherheitsabschaltung und der Dichtsicherheit für rechnergesteuerte Anlagen im
Ultrahochvakuum-Bereich einsetzbar wird sowie auch nach langer Betriebszeit dadurch mit der erforderlichen
Schnelligkeit und Exaktheit arbeitet, daß zumindest während der üblicherweise herrschenden Betriebsverhältnisse
schlagartige Betätigungen vermieden werden.
Bei einem Ventil der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die beiden Kolben
unabhängig voneinander mit dem durch die Feder in die Öffnungsstellung des Ventils vorgespannten Übertragungselement
koppelbar sind; daß ein gesteuerter Ausgang des Steuerventils in der stromlosen Stellung
den Eingang des einen Zylinders und der Direktauszug des Steuerventils den Eingang des anderen Zylinders
mit der Druckluftquelle verbindet; daß der über den mit dem Direktausgang des Steuerventils verbundenden
Eingang betätigbaren Kolben durch Federn in einer die Schließstellung des Ventils bewirkenden Weise vorgespannt
und der mit dem gesteuerten Ausgang des Steuerventils zusammenarbeitenden Kolben von der
das Übertragungselement beaufschlagten Feder in eine die Öffnungsstellung des Ventils zulassende Stellung
vorgespannt ist, wenn der andere Kolben in seiner bei Druckbeaufschlagung die Öffnungsstellung des Ventils
zulassenden Stellung steht.
Der Vorzug dieser Lösung liegt darin, daß bei erstmaliger Druckbeaufschlagung die dem oberen
Kolben zugeordneten Federn gespannt und dadurch für die Sicherheitsabschaltung vorbereitet werden, während
der andere Kolben — je nach Stellung des Magnetventils — zum normalen Schließen und Offnen
des Ventils herangezogen wird und das Ventil wegen der zunehmenden Kraft seiner Vorspannfeder sicher
aber schonend schließt, wobei auch der Steuerdruck so einstellbar ist daß er ein sanftes Schließen unterstützt.
In der bevorzugten Ausfühmngsform der Erfindung ist vorgesehen, daß sich im Eingang zum Zylinder eine
Drossel befindet. Hierdurch wird erreicht, daß das Ventil selbst in dem nur selten vorkommenden Notfall
bei Ausfall der Steuerluft sanft schließt, weil die Luft nur
langsam entweichen kann, die Federn das Übertragungselement also nur langsam in die Schließstellung
bewegen können.
Weiterhin ist in der bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß der Kraftübertragungsweg vom
Kolben über eine obere Hubplatte, Stangen und eine untere Hubplatte auf das Übertragungselement verläuft;
und daß die Federn die untere Hubplatte in Schließstellung des Ventils beaufschlagen und daß sich
in der unteren Hubplatte eine gleitend gelagerte Buchse befindet, in die die Kolbenstange des Kolbens eingreift
und von dieser unter Mitnahme des Übertragungselementes in Schließrichtung des Ventils bewegbar ist
Diese Merkmale bringen den zusätzlichen Vorteil, daß das Ventil kompakt aufgebaut werden kann.
Die Erfindung ist nachstehend anhand des in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels erläutert In
den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 eine teilgeschnittene teilschematisierte Seitenansicht des Ventils ohne Antrieb, und
Fig.2 einen Längsschnitt durch den Antrieb mit
schematisch darunter befindlichem Ventil.
Auf einem Ventilgehäuse 14 mit entsprechender Dichtfläche im Durchgangskanal ist unter Zwischenschaltung
einer Aluminiumfolie als Dichtung 15 ein Jo Dichtflansch 1 befestigt Mit diesem Dichtflansch ist ein
Führungsrohr 2, mit diesem eine Platte 3 und mit dieser ein Edelstahlbelag 4 ultrahochvakuumdicht verschweißt,
so daß sich keine beweglichen Teile im Vakuum befinden. Innerhalb des Ventilgehäuses 14
befindet sich ein Dichtstempel <i, der in ein einen Dichtstempelträger bildendes Übertragungselement 5
eingeschraubt ist Zur Führung des Übertragungselementes 5 beim öffnen und Schließen des Ventils ist eine
außen auf dem Führungsrohr 2 gleitende Führungsbuchse 7 angeordnet, die über eine zentrierende Paßscheibe
8, eine Paßbuchse 9 und einen Sicherungsring 10 mit dem Übertragungselement 5 verbunden ist Die
Führungsbuchse 7 wird von einer Feder 11 umgeben, die
sich einerseits auf dem Dichtflansch 1 und andererseits t"> über eine Scheibe 12 an einem Sicherungsring 13
abstützt, der die Kraft der Feder U in die Führungsbuchse 7 einleitet Durch die Feder 11 ist das
Übertragungselement 5 und damit der Dichtstempel 6 im Ventil-Öffnungssinn vorgespannt
Oberhalb des Übertragungselementes 5 (vgl. F i g. 2) befindet sich der pneumatische Antrieb des Ventils, der
zwei in eigenen Zylindern 25,16 verschiebbare Kolben
21,22 aufweist Der Zylinder 16 besitzt einen Eingang A mit darin angeordneter Drossel 17 und ist an den
Direktausgang eines Magnetventils und damit direkt an eine Druckluftquelle angeschlossen. Der gesteuerte
Ausgang des — nicht dargestellten — Magnetventils liegt am Eingang B des anderen Zylinders 25. Der
gesteuerte Ausgang des Magnetventils ist offen, solange m>
das Magnetventil stromlos ist, so daß in diesem Fall der Zylinder 25 ebenfalls mit der Druckluftquelle verbunden
ist.
Der der Sicherheitsabschaltung dienende Kolben 22 ist an eine obere Hubplatte 23 angeschlossen, die h>
ihrerseits über Stangen 24 mit einer unteren Hubplatte 19 verbunden ist Zwischen dem Gehäuse des
Ventilantriebs und der unteren Hubplatte 19 sind Federn 18 angeordnet, die die beiden Hubplatten 19,23,
den Kolben 22 und außerdem das Übertragungselement 5 in Schließrichtung des Ventils vorspannen. Die Kraft
der Federn 18 ist größer als die entgegengesetzt gerichtete Kraft der Feder 11. Zur Übertragung der
Bewegung des Kolbens 22 über die obere Kubplatte, die
Stangen 24 und die untere Hubplatte 19 auf das Übertragungselement 5 ist in der unteren Hubplatte 19
eine Buchse 20 vorgesehen, an der sich das Übertragungselement 5 abstützt und die bei Bewegung der
■interen Hubplatte 19 in Schließrichtung des Ventils von der unteren Hubplatte mitgenommen wird.
Die Buchse 20 ist in der unteren Hubplatte 19 verschiebbar gelagert und nimmt die Kolbenstange des
Kolbens 21 verschiebbar auf. Wenn Druckluft über den Eingang B in den Zylinder 25 gelangt, bewegt sich der
Kolben 21 nach unten. Wegen der beschriebenen Verbindung der Eingänge A und B mit der Druckluftquelle
ist eine Beaufschlagung des Zylinders 25 mit Druckluft in der in F i g. 2 gezeigten Schließstellung des
Ventils, in der der Zylinder 16 drucklos ist, nicht möglich. Eine Beaufschlagung des Zylinders 16 über den Eingang
A mit Druckluft führt zu seiner Aufwärtsbewegung des Kolbens 22 unter Spannung der Federn 18 und —
zunächst — unter öffnung des Ventils, da das Übertragungselement 5 von der Feder 11 in Anlage an
der Buchse 20 und damit an der unteren Hubplatte 19 gehalten wird. Die Buchse 20 wandert dabei nach oben,
so daß die Kolbenstange des Kolbens 21 weiter als gezeichnet in die Buchse hineinragt Wird nun Strom auf
das Magnetventil gegeben, wird auch der Zylinder 25 über den Eingang B mit der Druckluftquelle verbunden,
so daß der Kolben 21 nach unten auswandert und unter Mitnahme der Buchse 20 sowie entgegen der Kraft der
Feder 11 das Übertragungselement 5 in die Schließstellung des Ventils drückt. Zum öffnen des Ventils wird der
Strom zum Magnetventil eingeschaltet, so daß der Eingang B des Zylinders 25 von der Druckluftquelle
abgetrennt und entlüftet wird, unter dem Einfluß der
Feder 11 wird der Kolben 21 daraufhin nach oben und das Ventil in seine geöffnete Stellung bewegt Schließen
und öffnen des Ventils findet also im Normalfall allein durch den Kolben 21 statt, während sich der Kolben 22
in der für die Sicherheitsabschaltung benötigten oberen — nicht dargestellten — Endlage befindet.
Sobald — bei der ersten Inbetriebnahme — der Eingang des Magnetventils mit der Druckluftquelle
verbunden, das Magnetventil aber noch stromlos ist, erhält der Zylinder 16 über den Direktausgang des
Magnetventils und seinen Eingang A und der Zylinder 25 vom gesteuerten Ausgang des Magnetventils über
seinen Eingang B die Verbindung zur Druckluftqueile. Beide Kolben wandern daraufhin entgegengesetzt aus
der in Fig.2 gezeigten Stellung aus. Der Kolben 22 nimmt dabei die untere Hubplatte 19 mit und spannt die
Feder 18 für die Sicherheitsabschaltung. Der Kolben 21 drückt das Übertragungselement 5 über die Buchse 20
nach unten, so daß das Ventil zunächst geschlossen bleibt öffnen und Schließen geschieht darauf —
beispielsweise rechnergesteuert — durch Schließen und öffnen des Stromkreises zum Magnetventil und
entsprechende Bewegungen des Kolbens 21. In Abhängigkeit von der Größe des Steuerdruckes und
stark unterstützt von der dem Schließvorgang entgegenwirkenden Kraft der Feder 11 wird das Ventil im
Normalbetrieb sanft geschlossen, so daß eine Beschädigung des Dichtstempels 6 nicht zu befürchten ist.
scheiden. Sofern der Strom für die Betätigung des Magnetventils ausfällt, Steuerdruck aber noch vorhanden
ist, wird der Eingang Ädes Zylinders 25 automatisch mit der Druckluftquelle verbunden. Der Kolben 22
befindet sich dabei nach wie vor in seiner angehobenen Stellung. Die Beaufschlagung des Kolbens 21 führt in
diesem Fall zum sofortigen Schließen des Ventils. Fällt dagegen die Druckluft aus oder sinkt sie unter einen
vorbestimmten Wert ab, bewegen sich der Kolben 22 und die Hubplatten 23,19 unter dem Einfluß der Federn
18 nach unten und drücken das Ventil über die Buchse 2< in die Schließstellung. Auch in diesem Extremfall de
Schnellschlusses treten am Dichtstempel 6 kein* impulsartigen Kräfte auf, da der Zylinder 16 wegen des
Vorhandenseins der Drossel J 7 nur langsam entlüftet die Abwärtsbewegung also nur gedämpft ausgeführ
wird. Ein gleichzeitiger Ausfall von Strom unc Steuerluft wirkt sich in gleicher Weise aus wie eir
Ausfall nur der Steuerluft.
His.-ru 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Pneumatisch gesteuertes Ventil mit zwei federbelasteten, unabhängig voneinander bewegbaren
Kolben, einem diesen zugeordneten federbeaufschlagten
Übertragungselement zum öffnen und Schließen des Ventils und einem Steuerventil zum
Steuern der Druckluft, die den den Kolben zugeordneten Zylindern über getrennte Eingänge
zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolben (21, 22) unabhängig
voneinander mit dem durch die Feder (11) in die öffnungsstellung des Ventils vergespannten Übertragungselement
(5) koppelbar sind; daß ein gesteuerter Ausgang des Steuerventils in der <s
stromlosen Stellung den Eingang (B) des einen Zylinders (25) und der Direktausgang dps Steuerventils
den Eingang (A) des anderen Zylinders (16) mit der Druckluftquelle verbindet; daß der über den mit
dem Direktausgang des Steuerventils verbundenen Eingang (A) betätigbare Kolben (22) durch Federn
(18) in einer die Schließstellung des Ventils bewirkenden Weise vorgespannt und der mit dem
gesteuerten Ausgang des Steuerventils zusammenarbeitende Kolben (21) von der das Übertragungselement
beaufschlagenden Feder (U) in eine die Öffnungsstellung des Ventils zulassende Stellung
vorgespannt ist, wenn der andere Kolben (22) in seiner bei Druckbeaufschlagung die Öffnungsstellung
des Ventils zulassenden Stellung steht w
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Eingang (A) zum Zylinder (16) eine
Drossel (17) befindet.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftübertragungsweg
vom Kolben (22) über eine obere Hubplatte (23), Stangen (24) und eine untere Hubplatte (19) auf das
Übertragungselement (S) verläuft; und daß die Federn (18) die untere Hubplatte (19) in Schließstellung
des Ventils beaufschlagen.
4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der unteren Hubplatte (19) eine
gleitend gelagerte Buchse (20) befindet, in die die Kolbenstange des Kolbens (21) eingreift und von
dieser unter Mitnahme des Übertragungselementes (5) in Schließrichtung des Ventils bewegbar ist
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742438553 DE2438553C3 (de) | 1974-08-10 | 1974-08-10 | Pneumatisch gesteuertes Ventil |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742438553 DE2438553C3 (de) | 1974-08-10 | 1974-08-10 | Pneumatisch gesteuertes Ventil |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2438553A1 DE2438553A1 (de) | 1976-02-19 |
DE2438553B2 DE2438553B2 (de) | 1978-06-08 |
DE2438553C3 true DE2438553C3 (de) | 1979-05-10 |
Family
ID=5922941
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19742438553 Expired DE2438553C3 (de) | 1974-08-10 | 1974-08-10 | Pneumatisch gesteuertes Ventil |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2438553C3 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3673426D1 (de) * | 1986-10-17 | 1990-09-13 | Leybold Ag | Ventil mit faltenbalg. |
-
1974
- 1974-08-10 DE DE19742438553 patent/DE2438553C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2438553B2 (de) | 1978-06-08 |
DE2438553A1 (de) | 1976-02-19 |
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