DE2537960B2 - Ventilkombination mit zwei Ventilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilkombination mit einem Verschlußteil mit einer Spindel, das mit einem Sitz ein erstes Ventil bildet, und einem zweiten Verschlußteil mit einer Spindel, das mit einer Durchlaßölfnung im ersten Verschlußteil ein zum ersten Ventil parallel geschaltetes, zweites Ventil bildet, wobei die Spindeln koaxial zueinander verlaufen und die Spindel des ersten Ventils eine Führune für die Spindel des zweiten Ventils aufweist, und wobei weiterhin jedem Ventil ein eigener Antrieb zugeordnet ist, wobei der Antrieb der Spindel des zweiten Ventils fest mit der Spindel des ersten Ventils verbunden ist, und wobei weiterhin die Antriebe der beiden Spindeln als mit Kolben versehene, von einem Druckmedium betätigte Servomotoren ausgebildet sind.

Eine bekannte Ventilkombinaiion (DE-PS 19 04 971) dieser Art weist den Nachteil auf, daß deren Antrieb kompliziert und daher teuer ist, weil zum Antrieb des ersten Ventils zwei Servomotore und ein Zahnradgetriebe erforderlich sind. Die Kompliziertheit setzt auch die Funktionssicherheit herab.
Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilkombination der eingangs definierten Art zu schaffen, deren Antrieb einfach und nicht aufwendig ist, eine hohe Funktionssicherheit und eine minimale Anzahl von Steuerelementen aufweist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß — vom betreffenden Kolben aus gesehen, — die den Verschlußteilen zugewandten Zylinderräume der beiden Servomotore gemeinsam über ein erstes Steuerorgan mit einer Druckmediumzufuhr und über ein zweites Steuerorgan mit einem Ablauf verbindbar sind, daß die den Verschlußteilen abgewandten Zylinderräume der beiden Servomotore über ein drittes Steuerorgan miteinander verbunden sind und daß ferner der den Verschlußteilen abgewandte Zylinderraum des ersten Servomotors über ein viertes Steuerorgan mit einer Druckmediumzufuhr und der den Verschlußteilen abgewandte Zylinderraum des zweiten Servomotors über ein fünftes Steuerorgan mit einem weiteren Ablauf verbunden ist.

Die Schließgeschwindigkeit des Schnellschlußventils der so beschaffenen Ventilkombination ist hoch und der Mediumabfluß beim Schalten ist gering.

Der Kolben des Servomotors des zweiten Ventils ist vorzugsweise mit einer Stange versehen, die eine Längsbohrung aufweist, die mit dem den Verschlußteilen abgewandten Zylinderraum in Verbindung steht.

Die den Verschlußteilen zugewandten Zylinderräume der beiden Servomotoren können über eine Bohrung miteinander verbunden sein, die durch die Spindel des ersten Ventils verläuft.

Die Druckmediumzufuhr ist vorzugsweise das von der Ventilkombination beherrschte Medium.

Es kann eine Quelle eines alternativen Druckmediums vorgesehen sein, die über eine Leitung und ein Steuerorgan mit den Servomotoren verbindbar ist.

Das erste Ventil der Ventilkombination ist als Schnellschlußventil, das zweite Ventil als Sicherheitsventil geschaltet.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch die erfindungsgemäße Ventilkombination;

Fig. 2, 3 und 4 schematische Axialschnitte nach F i g. 1 zur Erklärung der Wirkungsweise des Ventils.

Auf einem Ventilgehäuse 1 mit einem Zufuhrstutzen Γ und einem Abfuhrstutzen 1" ist mittels Schrauben 2 ein Einsatz 3 befestigt. Der Einsatz 3 bildet eine Spindelführung 4 und weist einen ersten Zylinderraum 5 auf. Der Zylinderraum 5 ist durch einen Deckel 6 abgeschlossen, der ebenfalls mittels der Schrauben 2 auf dem Einsatz 3 befestigt ist. In der Spindelführung 4 ist gleitbar eine erste Spindel 10 angeordnet, die einen Verschlußteil U trägt, der mit einem Sitz 7 des

Ventilgehäiises I ein erstes Ventil 1 bildet. Die erste Spindel 10 ist weiterhin mit einem Kolben 13 versehen, der über Kolbenringe 14 dichtend im Zylinderraum 5 verschiebbar isL Der Kolben 13 unterteilt den Zylinderraum 5 in einem dem Verschlußteil 11 zugewandten Zylinderraum 15 und in einen dem Verschlußteil 11 zugewandten Zylinderraum 15 und in einen dem Verschlußteil 11 abgewandten Zylinderraum 16. Der Kolben 13 bildet mit der Spindel 10 und den Einsatz 3 einen Servomotor, der das Ventil ! betätigt. Die Spindel 10 bildet dabei die Kolbenstange des Servomotors.

Die erste Spindel 10 wsist eine Ventilführung 8 auf für eine zweite Spindel 20. Die Spindel 20 trägt einen aufgeschraubten Verschlußteil 21, der mit einem Ventilsitz 9 im Verschlußteil 11 des Ventils I ein zweites Ventil II bildet. Von der Rückseite her ist die erste Spindel 10 mit einer zylindrischen Bohrung 22 versehen, in welcher ein mit der zweiten Spindel 20 starr verbundener Kolben 23 gleiten kann. Der Kolben 23 bildet mit der Spindel 20 und der Spindel 10 einen Servomotor der zur Betätigung des Ventils II. Die Spindel 20 bildet dabei die Kolbenstange des Sermotors. Wird der Verschlußteil 21 relativ zum Verschlußteil 11 des Ventils I angehoben, d. h. wird das Ventil Il geöffnet, so gibt er im Verschlußleil 11 vorgesehene Kanäle 26 frei, so daß das Arbeitsmittel den Verschlußk il 11 durchströmen kann.

Der Kolben 23 ist mit einer Stange 30 versehen, die den Kolben 13 und den Deckel 6 durchdringt und mit ihrem freien Ende in einen zylindrischen Meßraum 31 führt. In diesem Meßraum 31 sind drei Steiiungsfühler 32,33 und 34 angeordnet, die, abhängig von der Stellung der Stange 30 unterschiedliche, elektrische Signale erzeugen. Die Stange 30 und der Meßraum mit den drei Steiiungsfühiern bilden somit zusammen einen Ste!- lungsgeber für die Ventilkombination, worauf noch näher eingegangen werden wird. Die Stange 30 weist eine Längsbohrung 40 auf, die über Wandbohrungen 41 mit dem dem Verschlußteil 21 abgewandten Zylinderraum 42 in Verbindung steht; der Meßraum 31 steht somit ständig mit dem Zylinderraum 42 in Verbindung.

In der Spindel 10 sind zwei Kanäle 43 und 44 angebracht, die die beiden, dem Verschlußstück 11 zugewandten Zylinderräume 15 und 45 der beiden Servomotoren miteinander verbinden.

Der Meßraum 31 befindet sich in einem Kopfstück 50 der Ventilkombinaüon. Mit diesem im Zusammenhang stehen zwei Seitenstücke 52 und 54, sie seitlich am Einsatz 3 angeordnet sind. Vom Zufuhrstutzen Γ des Ventilgehäuses 1 führen beidseitig des Ventils je eine Leitung 55, 55' zu in den Seitenstücken 52 und 54 angeordneten Rückschlagventilen 56 und 56'. Stromunterseitig sind diese Rückschlagventile je über einen Kanal der Seitenstücke 52 und 54 mit je einer Kammer zweier Magnetventile 57 bzw. 57' verbunden, welche Kammern ihrerseits über Kanäle 58 bzw. 58' mit dem dem Verschlußteil 11 abgewandten Zylinderraum 16, sowie mit ebenfalls in den Seitenstücken 52 und 54 angeordneten Magnetventilen 59 bzw. 59' verbunden sind. Die Magnetventile 59,59' sind andererseits über je eine Leitung 60 bzw. 60' an den Meßraum 31 des Kopfstückes 50 angeschlossen. Der Meßraum 31 ist, doppelt, über zwei in Serie geschaltete Magnetventile 61 und 62 bzw. 6Γ, 62'mit einer Ableitung 65 verbunden. Ebenfalls mit einer Ableitung verbunden ist der dem Verschlußteil 11 zugewandte Z>iinderraum 15 und zwar über ein Magnetventil 66, das eine Bohrung 67 mit einer Ableitung 68 verbindet. Am Seitenstück S4 ist ein stromunterseitiger Raum 56" des Rückschlagventils 56' über ein Magnetventil 70 und eine Leitung 70' mit dem Zylinderraum 15 verbunden. Alternativ kann der stromunterseitige Raum 56" über ein Rückschlagventil 71 und eine Leitung 72 mit einer Quelle eines Hilfs-Druckmediums, beispielsweise einer Stickstoff-Druckflasche, verbunden werden, zwecks vom Druck im Stutzen Γ unabhängiger Betätigung der Ventilkombination.

Die Rückschlagventile 56, 56' und 71 sind aus Sicherheitsgründen angebracht Im Falle eines Bruches einer der Leitungen 55, 55' oder 72 verhindern sie das Entweichen des Druckmediums aus den davon beaufschlagten Zylinderräumen der Servomotoren.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist durch Verdoppelung von Ventilen angedeutet, wie durch Redundanz die Betriebssicherheit der Ventilkombination erhöht werden kann. Um die Darstellung nicht unübersichtlich werden zu lassen, ist dieser Redundanzforderung in der Zeichnung nicht konsequent Rechnung getragen worden, da es dem Fachmann bekannt ist, daß und wie die Sicherheit der Ventilkombination durch Anbringen zusätzlicher Organe in Parallel- oder Hintereinanderschaltung erhöht werden kann.

Die Funktionsweise der Ventilkombination wird nachfolgend an Hand der schematischen F i g. 2, 3 und 4 erklärt. In diesen Figuren sind die Redundanzelemente übersichtlichheitshalber weggelassen. Die Strömungsrichtung des von der Ventilkombination zu beherrschenden Arbeitsmediums verläuft umgekehrt als in Fig.l.

Fig. 2 zeigt die Ventilkombination in voll offener Stellung: beide Ventile I und II sind voll geöffnet. Um die Ventilkombination in diese Stellung zu bringen werden zunächst die Magnetventil;: 57 und 66 geschlossen, was durch einen Querstrich durch diese Ventile angedeutet ist. Daraufhin wird das Ventil 70 geöffnet, so daß die den Verschlußteilen 11 und 21 zugewandten Zylinderräume 15 und 45 mit dem Eintrittsstutzen Γ verbunden sind. Zur gleichen Zeit wurden die Magnetventile 59 und 61 geöffnet, so daß die beiden den Verschlußteilen 11 und 21 abgewandten Zylinderräumen 16 und 42 durch Verbindung mit dem Ablauf 65, dessen Druck tiefer ist als der auf die Verschlußteile U und 21 wirkenden Drücke, entlastet sind, und zwar Zylinderraum 16 über den Kanal 58, Zylinderraum 42 über die Längsbohrung 40 in der Stange 30. In dieser Stellung der Ventilkombination befindet sich das Ende der Stange 30 auf der Höhe des Stellungsfühlers 34, der ein dieser Stellung entsprechendes Signal erzeugt.

F i g. 3 zeigt die Ventilkombination in teilweise geöffneter Stellung: Ventil I ist geschlossen. Ventil 11 ist voll geöffnet. In dieser Stellung ist der dem Verschlußteil U abgewandte Zylinderraum 16 über das Magnetventil 57 mit Druckmedium vom Zufuhrstutzen Γ aus beaufschlagt, während durch Schließen der Magnetventile 70 und 59 und das öffnen der Magnetventile 66 und 61, die übrigen drei Zylinderräume 45,15 und 42 mit dem Ablauf 65 verbunden sind. In dieser Stellung der Ventilkombination erzeugt der Stellungsfühler 33 das entsprechende Signal. Die Schaltung funktioniert, sofern am Stutzen 1" ein Druck herrscht, der höher ist als der Ablaufdruck. Ist der Druck nicht höher als der Ablaufdruck, so muß zum öffnen der Ventile II das Magnetventil 70 geöffnet und das Magnetventil 66 geschlossen werden.

F i g. 4 zeigt die Ventilkombination in voll geschlosse-

ner Stellung, d. h. beide Ventile I und 11 sind geschlossen. In dieser Stellung sind durch öffnen des Magnetventils 66 und Schließen des Magnetventils 70 die beiden Zylinderräume 15 und 45 entlastet, während durch Öffnen der Magnetventile 57 und 59 und Schließen des Magnetventils 61. die beiden Zylinderräume 16 und 42 unter Druck stehen. Diese Stellung der Ventilkombination wird durch den Stellungsfühler 32 signalisiert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Ventilkombination mit einem Verschlußteil mit einer Spindel, das mit einem Sitz ein erstes Ventil bildet, und einem zweiten Verschlußteil mit einer Spindel, das mit einer Durchlaßöffnung im ersten Verschlußteil ein zum ersten Ventil parallel geschaltetes, zweites Ventil bildet, wobei die Spindel koaxial zueinander verlaufen und die Spindel des ersten Ventils eine Führung für die Spindel des zweiten Ventils aufweist, und wobei weiterhin jedem Ventil ein eigener Antrieb zugeordnet ist, wobei der Antrieb der Spindel des zweiten Ventils fest mit der Spindel des ersten Ventils verbunden ist, und wobei weiterhin die Antriebe der beiden Spindeln als mit Kolben versehene, von einem Druckmedium betätigte Servomotoren ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß — vom betreffenden Kolben (13 bzw. 23) aus gesehen — die den Verschlußteilen (11, 21) zugewandten Zylinderräume (15,45) der beiden Servomotore gemeinsam über ein erstes Steuerorgan (70) mit einer Druckmediumzufuhr und über ein zweites Steuerorgan (66) mit einem Ablauf (68) verbindbar sind, daß die den Verschlußteilen abgewandten Zylinderräume (16, 42) der beiden Servomotore über ein drittes Steuerorgan (59) miteinander verbunden sind und daß femer der den Verschlußteilen abgewandte Zylinderraum (16) des ersten Servomotors über ein viertes Steuerorgan (57) mit einer Druckmediumzufuhr und der den Verschlußteilen abgewandte Zylinderraum (42) des zweiten Servomotors über ein fünftes Steuerorgan (61) mit einem weiteren Ablauf (65) verbunden ist.

2. Ventilkombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Verschlußteiien (11, 21) zugewandten Zylinderräume (45, 15) der beiden Servomotoren über eine Bohrung (43) miteinander verbunden sind, die durch die Spindel (20) des ersten Ventils (I) verläuft.

3. Ventilkombination nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmediumzufuhr das von der Ventilkombination beherrschte Medium ist.

4. Ventilkombination nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Quelle eines alternativen Druckmediums vorgesehen ist, die über eine Leitung (72) und ein Steuerorgan (71) mit den Servomotoren verbindbar ist.

5. Ventilkombination nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (23) des Servomotors des zweiten Ventils (II) mit einer Stange (30) versehen ist, die eine Längsbohrung (40) aufweist, über welche der dem zweiten Verschlußteil (21) abgewandte Zylinderraum (42) mit dem Druckmedium versorgt bzw. entlastet wird.