DE3003057A1 - PILOT ACTIVATED VALVE - Google Patents

Description

BeschreibungseinleitungDescription introduction

Die Erfindung bezieht sich auf ein pilotbetätigtes Ventil und insbesondere auf die Verbesserung solcher Ventile in der Weise, daß die Schließ- und Öffnungsrate derartiger Ventile in besonderer Weise gesteuert wird.The invention relates to a pilot operated valve and, more particularly, to the improvement of such valves in US Pat Way that the closing and opening rate of such valves is controlled in a special way.

Ein pilotbetätigtes Ventil schließt ein Hauptventilglied ein, das eine öffnung schließt und freigibt, um die Strömung eines Fluids von einem Hochdruckeinlaß zu einem Niederdruckauslaß zu ermöglichen oder zu verhindern. Mit dem Einlaß steht eine Kammer auf der der öffnung gegenüberliegenden Seite des Ventilgliedes über einen Leckkanal in Verbindung. Diese Kammer steht außerdem über ein kleines Pilotventil mit einem Niederdruckbereich, wie dem Auslaß, in Verbindung. Ist das Pilotventil geschlossen, so wird die Kammer durch den Leckkanal mit Hochdrucfefluid gefüllt. Ist der Druck in der Kammer auf einen vorbestimmten Wert angestiegen, so wird das Hauptventilglied zum Schließen der öffnung veranlaßt, wobei gleichzeitig das Hauptventil geschlossen wird. Ist das Pilotventil geöffnet, so wird der Fluiddruck in der Kammer verringert, weil der Pilotkanal weiter als der Leckkanal ist und das Hauptventilglied verstellt wird, um die öffnung freizugeben.A pilot operated valve includes a main valve member that closes and opens an orifice to allow flow of a Allow or prevent fluids from a high pressure inlet to a low pressure outlet. There is one with the inlet Chamber on the side of the valve member opposite the opening connected via a leakage channel. This chamber is also available via a small pilot valve with a low pressure area, like the outlet, in connection. If the pilot valve is closed, the chamber is filled with high-pressure fluid through the leakage channel filled. If the pressure in the chamber has risen to a predetermined value, the main valve member becomes caused to close the opening, the main valve being closed at the same time. If the pilot valve is open, so the fluid pressure in the chamber is reduced because the pilot channel is wider than the leak channel and the main valve member is adjusted to release the opening.

Bei solchen Ventilen üblicher Bauweise ist die Öffnungsund Schließrate des Hauptventiles für jede gegebene DifferenzIn such valves of conventional construction, the opening and closing rate of the main valve is for any given difference

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zwischen den Drücken auf entgegengesetzte Seiten des Ventiles vom Verhältnis der Strömungsquerschnitte der Leck- und Pilotkanäle abhängig. Je größer beispielsweise der Leckkanal im Verhältnis zu einem bestimmten Pilotkanal ist, desto langsamer wird sich das Ventil öffnen und desto schneller schließen. Der Grund hierfür besteht darin, daß bei geöffnetem Pilotventil der Druck in der Kammer relativ langsam abfällt, weil Hochdruckfluid weiterhin durch den Leckkanal mit relativ hoher Strömungsrate in die Kammer gelangt. Ist das Pilotventil geschlossen, so gelangt Hochdruckfluid mit hoher Strömungsrate in die Kammer, und der Druck in der Kammer steigt schnell an. Andererseits wird das Ventil desto schneller öffnen und desto langsamer schließen, je kleiner der Querschnitt des Leckkanales im Verhältnis zum Strömungsquerschnitt eines bestimmten Pilotkanales ist. Der Grund hierfür ist, daß bei geöffnetem Pilotventil der Druck in der Kammer rasch fällt, weil Hochdruckfluid weiterhin durch den Leckkanal mit geringer Strömungsrate in die Kammer gelangt. Ist das Pilotventil geschlossen, so gelangt Hochdruckfluid mit geringer Strömungsrate in die Kammer, so daß der Druck in der Kammer langsam ansteigt und das Hauptventil langsam schließt.between the pressures on opposite sides of the valve on the ratio of the flow cross-sections of the leakage and pilot channels addicted. For example, the larger the leakage channel is in relation to a specific pilot channel, the slower it is the valve will open and close the faster. The reason for this is that when the pilot valve is open the pressure in the chamber drops relatively slowly because high pressure fluid continues to flow through the leakage channel with relatively high flow rate enters the chamber. When the pilot valve is closed, high-pressure fluid arrives at a high flow rate into the chamber, and the pressure in the chamber increases rapidly. On the other hand, the faster and the faster the valve will open close more slowly, the smaller the cross-section of the leakage channel in relation to the flow cross-section of a certain pilot channel is. The reason for this is that when the pilot valve is open, the pressure in the chamber drops rapidly because of high pressure fluid continues to enter the chamber through the leakage channel at a low flow rate. If the pilot valve is closed, so high pressure fluid enters the chamber at a low flow rate so that the pressure in the chamber increases slowly and the main valve closes slowly.

In den meisten Anwendungsfällen ist es erwünscht, daß das Hauptventil sofort auf das öffnen und Schließen des Pilotventiles reagiert und entsprechend rasch öffnet und schließt.In most applications it is desirable that the Main valve immediately on the opening and closing of the pilot valve reacts and opens and closes accordingly quickly.

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Eine entsprechend rasche Bewegung des Hauptventilgliedes ist jedoch begleitet von der raschen Beendigung der Bewegung des Hauptventilgliedes sowohl in der Schließ- als auch in der Öffnungsrichtung, was im allgemeinen ein Nachteil ist. Insbesondere wenn ein rasch schließendes Hauptventilglied gegen den die öffnung umgebenden Ventilsitz anschlägt, wird die Strömung des Fluids durch das Ventil so rasch unterbrochen, daß ein Fluid-Schlag sich ausbildet, der allgemein als "Wasserschlag" bekannt ist. Ein solcher Schlag erhöht vorübergehend den Druck im Leitungssystem weit über seinen Normalwert hinaus, wodurch unter Umständen sogar das Leitungssystem und die Regelungseinrichtungen des Systemes zerstört werden können. Bei raschem öffnen des Ventiles kann außerdem das Hauptventilglied so heftig an Anschläge, die seinen normalen Bewegungsbereich begrenzen, anschlagen, daß die Lebensdauer der Teile des Ventiles begrenzt ist.However, a correspondingly rapid movement of the main valve member is accompanied by the rapid termination of the movement of the Main valve member in both the closing and opening directions, which is generally a disadvantage. In particular if a rapidly closing main valve member strikes against the valve seat surrounding the opening, the Flow of fluid through the valve is interrupted so rapidly that a fluid shock develops, which is generally known as "Water hammer" is known. Such a blow temporarily increases the pressure in the pipe system far above its normal value, which in certain circumstances even increases the pipe system and the control devices of the system can be destroyed. If the valve opens quickly, this can also Main valve member strike so hard against stops that limit its normal range of motion that the service life the parts of the valve is limited.

Ein mit der Erfindung behandeltes Problem besteht darin, ein pilotgesteuertes Ventil so auszugestalten, daß das Hauptventilglied seine öffnungs- und Schließbewegung rasch beginnt, daß sich die Bewegung jedoch verlangsamt, wenn sich das Hauptventilglied dem Ende seines jeweiligen Bewegungsbereiches nähert, so daß die jeweilige Bewegung nicht plötzlich endet. Als Folge hiervon sollen Wasserschläge und exzessive Belastungen der Teile des Ventiles bzw. einer das Ventil einschließendenA problem dealt with by the invention is to design a pilot-operated valve so that the main valve member begins its opening and closing movement quickly, however, that the movement slows down when the main valve member is at the end of its respective range of motion approaches so that the movement in question does not suddenly end. As a result, water hammer and excessive loads are said to be of the parts of the valve or one enclosing the valve

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Anlage erheblich vermindert, wenn nicht ausgeschlossen werden.Plant significantly reduced, if not excluded.

Zur Lösung dieses Problemes wird erfindungsgemäß„vor allem vorgeschlagen, daß bei einem gattungsgemäßen Ventil der Leckkanal einen Strömungsquerschnitt hat, der sich über die Kanallänge derart verändert, daß der freie Strömungsquerschnitt bei geschlossenem Hauptventil am kleinsten und bei geöffnetem Hauptventil am größten ist.To solve this problem, according to the invention, “above all proposed that in a generic valve, the leakage channel has a flow cross-section that extends over the Channel length changed in such a way that the free flow cross-section is smallest when the main valve is closed and when with the main valve open is greatest.

Weitere Probleme und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung; in der Zeichnung zeigen:Further problems and features of the invention emerge from the following description of the drawing; in the drawing demonstrate:

Fig. 1 einen Teil eines Mittellängsschnittes eines pilotbetätigten Ventiles in einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung, wobei Pilot- und Hauptventil geschlossen sind,1 shows part of a central longitudinal section of a pilot-operated Valve in an embodiment according to the invention, the pilot valve and main valve being closed are,

Fig. 2 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung das Pilotventil in der geöffneten Stellung,FIG. 2 shows the pilot valve in the open position in a representation corresponding to FIG. 1,

Fig. 3 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung das Hauptventil in der geöffneten Stellung, 3 shows the main valve in the open position in a representation corresponding to FIG. 1,

Fig. 4 einen Teil der Anordnung von Fig. 1 in größerer Darstellung,4 shows a part of the arrangement of FIG. 1 in a larger representation,

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Fig. 5 in perspektivischer Darstellung das Hauptventilglied und eine dieses während der Bewegung führende Dichtung, wie sie beide bei den Anordnungen gemäß Fig. 1-3 vorgesehen sind,5 shows a perspective illustration of the main valve member and a seal guiding it during the movement, as they are both provided in the arrangements according to Fig. 1-3,

Fig. 6 in einer Fig. 5 entsprechenden Darstellung eine andere Ausführungsform der Erfindung,6 shows another embodiment of the invention in a representation corresponding to FIG. 5,

Fig. 7 eine Ansicht bei teilweise weggebrochenen Teilen des Hauptventilgliedes und einer Dichtung in einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform,Fig. 7 is a view with parts partially broken away the main valve member and a seal in another embodiment of the invention,

Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie 8-8 in Fig. 7 und Fig. 9 einen Mittellängsschnitt - teilweise jedoch in der Ansicht - eines pilotbetätigten Ventiles gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.FIG. 8 shows a section along the line 8-8 in FIG. 7 and FIG. 9 shows a central longitudinal section - but partly in FIG the view - of a pilot operated valve according to a further embodiment of the invention.

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FigurenbeschreibungFigure description

Das pilotgesteuerte Ventil gemäß Fig. 9 weist einen Ventilkörper 10 auf, auf dem ein Halsstück 11 aufgesetzt ist. Der Ventilkörper 10 ist mit einer Einlaßöffnung 12 und einer Auslaßöffnung 13 versehen. Die Einlaßöffnung 12 ist zum Anschluß an die Hochdruckquelle für ein Fluid bestimmt. Die Auslaßöffnung 13 ist zum Anschluß an einen Niederdruckbereich bestimmt. Zwischen den öffnungen 12 und 13 ist eine Öffnung 14 vorgesehen, die von einem ringförmigen Hauptventilsitz 15 umgeben ist. Das Halsstück 11 führt mit einer Innenbohrung einen Kolben 18, wobei die Längsachse der Innenbohrung und des Kolbens 18 die Längsachse des Ventilkörpers 10, die die öffnungen 12,13 zentrisch durchsetzt, senkrecht schneidet. Im Ausführungsbeispiel verläuft die Längsachse von Bohrung und Kolben 18 vertikal. Die Unterseite des Kolbens 18 ist am Außenumfang mit einer nach außen gerichteten Ringlippe 19 und in der Mitte mit einem ebenfalls nach außen, unten, gerichteten Gewindezapfen 20 versehen. Im Ringraum zwischen der Ringlippe 19 und dem Gewindezapfen 20 ist eine ringförmige Hauptventilscheibe 21 aus elastischem Werkstoff angeordnet. Der Gewindezapfen 20 durchsetzt die Zentralbohrung der Hauptventilscheibe, und auf das untere, aus der Hauptventilscheibe 21 herausragende, mit einem Außengewinde versehene Ende des Gewindezapfens 20 ist eine Mutter 23 so weitThe pilot-controlled valve according to FIG. 9 has a valve body 10 on which a neck piece 11 is placed. Of the Valve body 10 is provided with an inlet opening 12 and an outlet opening 13. The inlet opening 12 is for connection intended to the high pressure source for a fluid. The outlet opening 13 is intended for connection to a low-pressure area. There is an opening 14 between the openings 12 and 13 which is surrounded by an annular main valve seat 15. The neck piece 11 leads with an inner bore a piston 18, the longitudinal axis of the inner bore and the piston 18 being the longitudinal axis of the valve body 10, which is the Openings 12, 13 penetrated centrally, cuts perpendicularly. In the exemplary embodiment, the longitudinal axis of the bore and piston 18 runs vertically. The bottom of the piston 18 is on the outer circumference with an outwardly directed annular lip 19 and in the middle with an outwardly, downwardly directed Threaded pin 20 provided. In the annular space between the annular lip 19 and the threaded pin 20 is an annular Main valve disc 21 made of elastic material arranged. The threaded pin 20 penetrates the central bore the main valve disc, and on the lower one, protruding from the main valve disc 21 and provided with an external thread At the end of the threaded pin 20 a nut 23 is so far

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aufgeschraubt, daß die HauptventiIcheibe 21 spielfrei an dem Kolben 18 gehalten ist. Der Außendurchmesser der Scheibe 21 ist etwas größer als der Durchmesser des Hauptventilsitzes 15, so daß das Ventil geschlossen ist, wenn sich der Kolben 18 in seiner in Fig. 9 dargestellten unteren Endstellung befindet und die Hauptventilscheibe 21 auf dem Hauptventilsitz 15 aufsitzt.unscrewed so that the main valve disk 21 is free of play the piston 18 is held. The outer diameter of the disc 21 is slightly larger than the diameter of the main valve seat 15, so that the valve is closed when the piston 18 is in its lower end position shown in FIG and the main valve disk 21 is seated on the main valve seat 15.

Der Bereich der Bohrung des Halsstückes 11 oberhalb des Kolbens 18 bildet eine Kammer 26. Zwischen dieser Kammer 26 und der öffnung 14 unterhalb der Hauptventilscheibe 21 erstreckt sich eine Pilotbohrung 27, die den Kolben auf seiner ganzen Länge von der Oberseite bis zur äußeren Endfläche des Gewindezapfens 20 durchsetzt. Auf dem Halsstück 11 ist ein elektrischer Solenoid 28 aufgesetzt, der ein in vertikaler Richtung verstellbares Betätigungselement 29 umgibt. Ist der Solenoid 28 entregt, so hält eine Wickelfeder 30 im entspannten Zustand das Betätigungselement 29 in seiner unteren Endstellung, und ein am unteren Ende des Betätigungselementes 29 angeordnetes Pilotventilglied sitzt auf dem Kolben 18 auf, um die Pilotbohrung 27 an ihrem oberen Ende zu verschließen.The area of the bore of the neck piece 11 above the piston 18 forms a chamber 26. Between this chamber 26 and the opening 14 extends below the main valve disk 21 is a pilot hole 27, which the piston along its entire length from the top to the outer end surface of the Threaded pin 20 penetrated. On the neck piece 11 is a placed electric solenoid 28, which surrounds an actuating element 29 adjustable in the vertical direction. Is the If the solenoid 28 is de-energized, a coil spring 30 holds the actuating element 29 in its lower position in the relaxed state End position, and a pilot valve member arranged at the lower end of the actuating element 29 sits on the piston 18, to close the pilot bore 27 at its upper end.

Bei konventionellen Ventilen gelangt Hochdruckfluid als Leckfluid ständig zwischen dem Kolben 18 und der Wand der Bohrung des Halsstückes 11 hindurch aufe dem Bereich der EinlaßöffnungIn conventional valves, high-pressure fluid comes in as a leakage fluid constantly between the piston 18 and the wall of the bore of the neck piece 11 through on the area of the inlet opening

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in die Kammer 26, um so die Kammer 26 mit Hochdruckfluid zu füllen. Alternativ ist häufig eine Leckbohrung mit geringem Querschnitt im Halsstück 11 angeordnet, durch die dann Hochdruckfluid in die Kammer 26 gelangt. Auf diese Weise wirkt auf den Kolben 18 eine nach unten gerichtete, das Pilotventil in der Schließstellung haltende Kraft. Wird der Solenoid 28 erregt, so hebt sich das Betätigungselement 29 vom Kolben 18 ab, um die Pilotbohrung 27 freizugeben. Da der Durchflußquerschnitt des den Kolben 18 umgebenden Leckkanales oder der Leckbohrung kleiner als der Durchflußquerschnitt der Pilotbohrung 27 ist, strömt das Hochdruckfluid aus der Kammer 26 schneller durch die Pilotbohrung 27 zur Auslaßöffnung 13 ab, als Leckfluid durch den Leckkanal bzw. die Leckbohrung in die Kammer 26 gelangt. Hieraus resultiert, daß die auf den Kolben 18 wirkende resultierende Kraft nach oben gerichtet ist, der Kolben 18 sich nach oben bewegt, die Hauptventilscheibe 21 vom Ventilsitz 15 abgehoben wird und dabei das Hauptventil geöffnet wird. Das Ventil bleibt geöffnet, bis der Solenoid 28 entregt wird. Im Zeitpunkt des Entregens des Solenoides 28 schließt das untere Ende des Betätigungselementes 29 erneut die Pilotbohrung 27 an ihrem oberen Ende. Hierdurch ist ein weiteres Abfließen des Fluids aus der Kammer 26 zur Auslaßöffnung 13 verhindert. Hochdruckfluid leckt jedoch weiter in die Kammer 26, so daß sich in der Kammer 26 ein Druck aufbaut, der den Kolben 18 veranlaßt, sich nach unteninto the chamber 26 so as to close the chamber 26 with high pressure fluid to fill. Alternatively, a leak hole with a small cross section is often arranged in the neck piece 11, through which high pressure fluid is then passed enters the chamber 26. In this way, a downwardly directed pilot valve acts on the piston 18 holding force in the closed position. If the solenoid 28 is energized, the actuating element 29 lifts off Piston 18 from to release the pilot bore 27. Since the The flow cross section of the leak channel surrounding the piston 18 or the leak hole is smaller than the flow cross section the pilot bore 27, the high pressure fluid flows from the chamber 26 faster through the pilot bore 27 to the outlet port 13 from, reaches the chamber 26 as leakage fluid through the leakage channel or the leakage bore. It follows that the resulting force acting on piston 18 is upward, piston 18 moves upward, the main valve disc 21 is lifted from the valve seat 15 and the main valve is opened. The valve remains open until the solenoid 28 is de-energized. At the point in time when the solenoid 28 is de-energized, the lower end of the actuating element 29 again closes the pilot bore 27 at its upper end. This prevents the fluid from flowing further out of the chamber 26 to the outlet opening 13. However, high pressure fluid is leaking further into the chamber 26, so that a pressure builds up in the chamber 26 which causes the piston 18 to move downwards

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zu bewegen, bis die Scheibe 21 auf dem Sitz 15 aufsitzt und das Ventil verschließt.to move until the disc 21 rests on the seat 15 and closes the valve.

Ein Teil eines Ventiles, ähnlich dem in Fig. 9 dargestellten Ventil, mit der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1-5 dargestellt. Ein Halter 48 hat die Form einer umgestülpten Tasse mit einem Deckel 49 und der einen geschlossenen Ring bildenden Schürze 50. Dieser Halter 48 ist in vertikaler Richtung gleitfähig in einem Führungs- und Dichtungsstück gelagert. Das Führungs- und Dichtungsstück 51 weist einen nach außen gerichteten Flansch 52 auf, der am äußeren Rand zwischen dem Ventilkörper 10 und dem Halsstück 11 befestigt ist. Eine vertikale Ringlippe 53 des Führungs- und Dichtungsstückes 51 ist konzentrisch zu dem Ventilsitz 15 angeordnet. Der Deckel 49 des Halters 48 weist eine öffnung 54 auf, die gleichachsig mit einer öffnung 43 in einer elastischen Scheibe 42 angeordnet ist. Der Halter 48 und die Scheibe 42 bilden zusammen den Hauptventilkorper des Ventiles. Der Deckel 49 ist zu einem die öffnung 54 umgebenden Kegelstumpf aufgebogen, dessen oberer Rand einen die öffnung 54 konzentrisch umgebenden Sitz bildet, mit dem der Pilotventilkörper zusammenwirkt, der vom unteren Ende des Betätigungselementes 29 getragen wird. Auf diese Weise sind die öffnungen 54 und 43 sowie die Pilotbohrung 27 gleichachsig angeordnet.Part of a valve similar to that shown in FIG Valve with the present invention is shown in Figures 1-5. A holder 48 has the shape of an upturned one Cup with a lid 49 and the apron 50 forming a closed ring. This holder 48 is in a vertical position Direction slidable in a guide and sealing piece stored. The guide and sealing piece 51 has an outwardly directed flange 52 on the outer edge attached between the valve body 10 and the neck piece 11 is. A vertical annular lip 53 of the guide and sealing piece 51 is arranged concentrically to the valve seat 15. The cover 49 of the holder 48 has an opening 54 which is coaxial with an opening 43 in an elastic disc 42 is arranged. The holder 48 and the disc 42 together form the main valve body of the valve. The lid 49 is bent up to a truncated cone surrounding the opening 54, the upper edge of which surrounds the opening 54 concentrically Forms seat with which the pilot valve body cooperates, the is carried by the lower end of the actuator 29. The openings 54 and 43 and the pilot bore are in this way 27 arranged coaxially.

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Zur Bildung eines Leckkanales gemäß der Erfindung ist ein Längsschlitz 57 am Außenumfang der Schürze 50 des Halters gebildet. Bei dieser Lösung hat der Schlitz 57 über seine gesamte Länge eine gleichbleibende Weite, jedoch eine keilförmig sich verändernde Tiefe. Der Schlitz 57 ist dabei im Bereich des Ventilsitzes 15 am tiefsten, wobei die Tiefe des Schlitzes von diesem Ende aus bis zu dem dem Ventilsitz 15 abgekehrten Ende kontinuierlich abnimmt, so daß der Schlitz an dem dem Ventilsitz 15 abgekehrten Ende die geringste Tiefe hat. In der Darstellung der Fig. 1-5 hat also der Längsschlitz am oberen Ende die geringste, am unteren Ende die größte Tiefe. Als eigentlicher Leckkanal 58 wirkt dabei der Abschnitt des Längsschlitzes 57 im Bereich der ihm gegenüberliegenden Wand 59 der Ringlippe 53 des Pührungs- und Dichtungsstückes 51. To form a leakage channel according to the invention is a Longitudinal slot 57 formed on the outer circumference of the apron 50 of the holder. In this solution, the slot 57 has over his entire length a constant width, but a wedge-shaped changing depth. The slot 57 is in the The deepest area of the valve seat 15, the depth of the slot from this end to that of the valve seat 15 facing away from the end continuously decreases, so that the slot at the end facing away from the valve seat 15 has the smallest depth Has. In the illustration of FIGS. 1-5, the longitudinal slot has the smallest at the upper end and the smallest at the lower end greatest depth. The section of the longitudinal slot 57 in the area of the opposite one acts as the actual leakage channel 58 Wall 59 of the annular lip 53 of the guide and sealing piece 51.

Hochdruckfluid strömt aus dem den Ventilsitz 15 außen umgebenden Hochdruckbereich durch den Leckkanal 58 in die Kammer 26. Ist das Hauptventil geschlossen (Fig. 1 und 4), so ist der Durchflußquerschnitt des Leckkanales am kleinsten, weil der Wand 59 der Ringlippe 53 der Abschnitt des Längsschlitzes 57 mit der geringsten Tiefe gegenüberliegt. Hebt das Hauptventilglied zum öffnen des Ventiles vom Ventilsitz 15 ab, so wird der Durchflußquerschnitt des Leckkanales 58 zunehmend größer, weil Abschnitte des Leckkanales mitHigh-pressure fluid flows from the high-pressure area surrounding the valve seat 15 on the outside through the leakage channel 58 into the Chamber 26. If the main valve is closed (Fig. 1 and 4), the flow cross-section of the leakage channel is the smallest, because the wall 59 of the annular lip 53 is the section of the longitudinal slot 57 facing with the shallowest depth. Lifts the main valve member to open the valve from the valve seat 15, the flow cross section of the leak channel 58 increasingly larger, because sections of the leak channel with

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zunehmend größerer Tiefe in den Bereich der Wand 59 der Ringlippe 53 kommen. Hat der Hauptventilkörper das obere Ende seines Bewegungsbereiches erreicht (Fig. 3), so ist der größte Durchflußquerschnitt des Leckkanales 58 gegeben, weil der Abschnitt des Längsschlitzes 57 mit der größten Tiefe und damit mit dem größten Querschnitt im Bereich der gegenüberliegenden Wand 59 sich befindet. Je größer der Durchflußquerschnitt des Leckkanales ist, desto größer ist die Strömungsrate für das Einströmen von Leckfluid in die Kammer 26.come increasingly greater depth in the area of the wall 59 of the annular lip 53. The main valve body has the top end reaches its range of motion (Fig. 3), the largest flow cross-section of the leakage channel 58 is given, because the portion of the longitudinal slot 57 with the greatest depth and thus with the largest cross-section in the area of opposite wall 59 is located. The larger the flow cross-section of the leak channel, the larger it is the flow rate for the inflow of leakage fluid into the chamber 26.

Auf diese Weise wird das HochdruckfIuid in der Kammer 26 sofort mit dem Abströmen durch die Pilotkanäle 54,43 beginnen, wenn das Ventil lange genug geschlossen geblieben ist, um in dem Bereich um den Ventilsitz 15 herum und in der Kammer 26 einen gleichen, entsprechend hohen Druck sich ausbilden zu lassen und dann das Pilotventil geöffnet wird (Fig. 2). Relativ wenig HochdruckfIuid gelangt über den Leckkanal in die Kammer 26, da letzterer einen sehr kleinen Strömungsquerschnitt hat. Infolgedessen wird der Druck in der Kammer 26 sehr rasch abfallen, und als Ergebnis hiervon wird der Hauptventilkörper sehr rasch beginnen, sich vom Ventilsitz abzuheben, wenn das Pilotventil geöffnet worden ist. Wenn das Hauptventilglied sich von seinem Sitz abzuheben beginnt, wird der Strömungsquerschnitt des Leckkanales größer werden,In this way, the high-pressure fluid in the chamber 26 will immediately begin to flow out through the pilot channels 54, 43 when the valve has remained closed long enough to achieve an equal, correspondingly high level in the area around the valve seat 15 and in the chamber 26 To let pressure develop and then the pilot valve is opened (Fig. 2). Relatively little high-pressure fluid reaches the chamber 26 via the leakage channel, since the latter has a very small flow cross-section. As a result, the pressure in chamber 26 will drop very quickly and, as a result, the main valve body will very quickly begin to lift from the valve seat when the pilot valve has been opened. When the main valve member begins to lift from its seat, the flow cross-section of the leakage channel will increase,

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und Hochdruckf luid gelangt mit zunehmend größer werdender Strömungsrate in die Kammer 26. Dieses zunehmende Einströmen von Hochdruckfluid in die Kammer 26 verlangsamt die Bewegung des Hauptventilgliedes, so daß der Deckel 49 des Halters 48 an der Fläche 60 zur Anlage kommt (Fig. 3) , während er sich mit relativ geringer Geschwindigkeit bewegt.and high pressure fluid arrives with increasing size Flow rate into chamber 26. This increasing influx of high pressure fluid into chamber 26 slows movement of the main valve member, so that the cover 49 of the holder 48 comes to rest against the surface 60 (FIG. 3), while it is moved at a relatively slow speed.

Ist bei geöffnetem Ventil (Fig. 3) das Pilotventil geschlossen, d.h. bewegt sich das Betätigungselement nach unten, so daß sein unteres Ende mit dem kegelstumpfförmigen Teil des Deckels 49 in Berührung kommt, um den Pilotkanal 54-43 zu schließen, so gelangt Hochdruckfluid mit einer relativ hohen Strömungsrate in die Kammer 26, weil der Strömungsquerschnitt des Leckkanales seinen maximalen Wert hat. Hierdurch steigt der Druck in der Kammer 26 sehr rasch an, und als Folge hiervon beginnt das Hauptventil sehr bald nach dem Schließen des Pilotventiles sich nach unten gegen den Ventilsitz zu bewegen. Im Verlauf der Bewegung des Hauptventiles gegen den Ventilsitz wird der Strömungsquerschnitt des Leckkanales 58 kleiner, und das Hochdruckfluid gelangt mit progressiv abnehmender Strömungsrate in die Kammer 26. Das verringerte Einströmen von Hochdruckfluid in die Kammer 26 verlangsamt die Bewegung des Hauptventilgliedes, so daß die Scheibe 42 schließlich an dem Ventilsitz 15 zur Anlage kommt, während sie sich nur noch mit relativ geringer Geschwindigkeit bewegt. .If the pilot valve is closed when the valve is open (Fig. 3), i.e. the actuating element moves downwards, so that its lower end comes into contact with the frustoconical part of the cover 49, around the pilot channel 54-43 to close, high-pressure fluid reaches the chamber 26 at a relatively high flow rate because the flow cross-section of the leakage channel has its maximum value. Through this the pressure in chamber 26 rises very rapidly and as a result the main valve starts very soon after Closing the pilot valve to move down against the valve seat. In the course of the movement of the main valve towards the valve seat, the flow cross-section of the leakage channel 58 becomes smaller, and the high-pressure fluid arrives progressively decreasing flow rate into chamber 26. The reduced influx of high pressure fluid into chamber 26 slows down the movement of the main valve member so that the disc 42 finally comes to rest on the valve seat 15, while it only moves at a relatively low speed. .

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In Fig. 1-5 ist lediglich ein Längsschlitz 57 dargestellt, obwohl mehrere solcher auf den Umfang der Schürze 50 verteilter Längsschlitze vorgesehen sein können.In Fig. 1-5, only one longitudinal slot 57 is shown, although several of these are distributed around the circumference of the skirt 50 Longitudinal slots can be provided.

Um ein rascheres öffnen des Ventiles nach dem öffnen des Pilotventiles-, sowie um nach dem Schließen des Ventiles eine langsamere Bewegung des Ventilgliedes beim Annähern an den Ventilsitz 15 zu ermöglichen, kann ein Schlitz 57" (Fig. 6) vorgesehen sein. Während sich der Schlitz 57 in Fig. 1-5 im wesentlichen über die gesamte Höhe der Schürze 50 erstreckt, erstreckt sich der Schlitz 57' gemäß Fig. 6 nur über einen Teil der Höhe der Schürze 50. Hierdurch gelangt nach dem öffnen des Pilotventiles aber noch vor dem öffnen des Hauptventiles nur das Hochdruckfluid in die Kammer 26, das zwischen der Schürze 50 und der Wand 59 leckt, und dieses Lecken erfolgt bei sehr geringer Sickerrate. Hierdurch fällt der Druck in der Kammer 26 besonders rasch ab. Nach dem Schließen des Hauptventiles aus der offenen Stellung heraus, bewegt sich das Hauptventilglied zunächst sehr rasch, weil sich der Druck in der Kammer 26 sehr rasch aufbaut. Die Druckanstiegsrate wird jedoch geringer, wenn sich das Hauptventilglied dem Ventilsitz 15 nähert, und die Bewegung des Hauptventilgliedes wird langsamer, ehe das Hauptventilglied mit dem Sitz in Berührung kommt. Die Länge des Schlitzes 57' kann den besonderen Einsatzbedingungen des Ventiles angepaßt werden, um demTo allow the valve to open more quickly after opening the Pilot valve, as well as after closing the valve a slower movement of the valve member when approaching the To enable valve seat 15, a slot 57 "(Fig. 6) be provided. While the slot 57 in FIGS. 1-5 extends essentially the entire height of the skirt 50, the slot 57 'according to FIG. 6 extends only over part of the height of the skirt 50 but the pilot valve opens before the main valve is opened only the high pressure fluid in chamber 26 leaking between skirt 50 and wall 59, and that leakage occurs with a very low seepage rate. As a result, the pressure in the chamber 26 drops particularly quickly. After closing the main valve from the open position, the main valve member initially moves very quickly because the pressure increases in the chamber 26 builds up very quickly. However, the rate of pressure increase is less when the main valve member is the Valve seat 15 approaches, and the movement of the main valve member becomes slower before the main valve member with the seat in Touch comes. The length of the slot 57 'can be adapted to the particular conditions of use of the valve to the

A 12 P 158A 12 P 158

29.1.80 - 18 -1/29/80 - 18 -

030031/0875030031/0875

Hauptventilglied während seines gesaraten Bewegungsbereiches die jeweils gewünschte Geschwindigkeit zu geben. Die Bewegung des Ventilgliedes kann auch durch die gewählte Anzahl der jeder Schürze 50 zugeordneten Längsschlitze 57' beeinflußt werden. Darüber hinaus können bei Anwendung mehrerer Schlitze die einzelnen Schlitze verschiedene Längen haben.Main valve member during its entire range of motion to give the desired speed. The movement of the valve member can also be determined by the selected number of longitudinal slots 57 'associated with each skirt 50 are influenced. In addition, when using multiple slots the individual slots have different lengths.

In Fig. 1-6 ist jeder Schlitz in radialer Richtung der Schürze 50 kegel- bzw. keilförmig, so daß sich die Tiefe des Schlitzes über seine Länge verändert. Eine hierzu alternative Lösung ist in Fig. 7,8 dargestellt, wobei der Schlitz 157 über seine Länge eine gleichbleibende Tiefe hat (Fig. 8), aber in axialer Richtung keilförmig sich erweitert, so daß sich über seine Länge die Weite ändert. Das Ergebnis ist das gleiche, wie es oben für den Schlitz 57 beschrieben wurde. Auch hierbei können mehrere Schlitze vorgesehen sein, und der jeweilige Schlitz muß sich nicht notwendigerweise über die gesamte Höhe der Schürze erstrecken. Schließlich soll auf die Möglichkeit der Anwendung von Schlitzen verwiesen werden, die sich sowohl in der Weite als auch in der Tiefe verändern.In Fig. 1-6, each slot in the radial direction of the skirt 50 is conical or wedge-shaped, so that the depth of the Slit changed along its length. An alternative solution to this is shown in FIGS. 7, 8, the slot 157 has a constant depth over its length (FIG. 8), but widens in the axial direction in the shape of a wedge, so that the width changes over its length. The result is the same as described above for slot 57. Here, too, several slots can be provided, and the respective slot does not necessarily have to overlap extend the full height of the apron. Finally, reference should be made to the possibility of using slots that change both in width and in depth.

Bei der Lösung nach Fig. 1-8 ist der jeweilige Schlitz 57,57* in der zylindrischen Außenfläche des Halters 48 angeordnet, d.h. in der Außenfläche des Hauptventilgliedes.In the solution according to Fig. 1-8, the respective slot 57, 57 * is arranged in the cylindrical outer surface of the holder 48, i.e. in the outer surface of the main valve member.

A 12 P 158A 12 P 158

29.1.80 - 19 -1/29/80 - 19 -

030031/0875030031/0875

Alternativ hierzu kann ein keilförmiger Schlitz in der Ringfläche angeordnet sein, die das Hauptventilglied während seiner Bewegung führt. Beispielsweise kann gemäß Fig. 9 ein Schlitz 63, der in seiner Tiefe keilförmig ausgebildet ist, in der Ttfand der Bohrung des Halsstückes 11 angeordnet sein, in der der Kolben 18 gleitet. Mit zunehmendem Abstand vom Ventilsitz 15 nimmt dabei die Tiefe des Schlitzes 63 zu. Der Leckkanal ist durch den Schlitz und die dem Schlitz gegenüberliegende Fläche eines elastischen O-Ringes 64 definiert, der den Kolben 18 umgibt. Dabei wird der Leckkanal im Querschnitt desto größer, je entfernter der Kolben 18 und damit die Ventilscheibe 21 vom Ventilsitz 15 ist. Damit ist die Wirkung des Leckkanales mit veränderlichem Strömungsquerschnitt genau die gleiche, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 1-5 beschrieben wurde.Alternatively, a wedge-shaped slot can be arranged in the annular surface, which the main valve member during his movement leads. For example, according to FIG. 9, a slot 63, which is wedge-shaped in its depth, be arranged in the location of the bore of the neck piece 11, in which the piston 18 slides. With increasing distance from Valve seat 15 increases the depth of slot 63. The leakage channel is through the slot and the one opposite the slot Area of a resilient O-ring 64 is defined that surrounds the piston 18. The cross-section of the leakage channel is thereby the greater, the further away the piston 18 and thus the valve disk 21 is from the valve seat 15. So that is Effect of the leak channel with variable flow cross-section exactly the same as described in connection with Fig. 1-5 became.

Darüber hinaus kann, wie es in Verbindung mit dem Schlitz 57 bzw. 57' beschrieben wurde, der Schlitz 63 so lange gemacht werden, wie es für den jeweiligen Anwendungsfall zweckmäßig ist, um für den Kolben 18 die wünschenswerte Bewegungsgeschwindigkeit zu erhalten. Darüber hinaus können mehrere Schlitze gleicher oder verschiedener Länge angewendet werden. Auch kann die Weite und/oder die Tiefe des Schlitzes keilförmig sich erweitern, wobei der Keilneigungswinkel den jeweiligen Verhältnissen entsprechend gewählt wird.In addition, how it can be in conjunction with the slot 57 or 57 'was described, the slot 63 made so long are, as is appropriate for the respective application, in order for the piston 18 to achieve the desired speed of movement to obtain. In addition, several slots of the same or different lengths can be used. The width and / or depth of the slot can also widen in the shape of a wedge, the angle of inclination of the wedge depending on the respective Chosen according to the circumstances.

A 12 P 158A 12 P 158

29.1.80 - 20 -1/29/80 - 20 -

030031/0875030031/0875

300305?300305?

Die Erfindung wurde in Ausführungsformen beschrieben, die zwar bevorzugte Lösungen gemäß der Erfindung, trotzdem aber nur Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen. Sie können deshalb im Rahmen des Grundgedankens der Erfindung vielfach abgewandelt werden. Die Erfindung und ihre Grenzen ergeben sich deshalb allein aus den Patentansprüchen. Trotzdem soll die Erfindung zusammenfassend nochmals wie folgt umschrieben werden.The invention has been described in embodiments which, although preferred solutions according to the invention, nevertheless represent only exemplary embodiments of the invention. You can therefore in many ways within the scope of the basic idea of the invention be modified. The invention and its limits therefore emerge solely from the patent claims. Still should the invention can be summarized again as follows.

Ein Ventil hat einen Ventilkörper, der zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung eine weitere Öffnung sowie ein Hauptventilglied zum öffnen und Schließen der Öffnungen aufweist. Eine Kammer oberhalb dieses Ventilgliedes ist mit einem Hochdruckfluid zu beschicken. Die Beschickung erfolgt durch einen Leckkanal zwischen der Kammer und der Einlaßöffnung. Bei geöffnetem Hauptventil steuert ein Pilotventil das Abströmen des Fluids aus der Kammer. Der Strömungsquerschnitt des Leckkanales ändert sich über die Kanallänge fortschreitend derart, daß der freie Strömungsquerschnitt bei geschlossenem Hauptventil am kleinsten, bei geöffnetem Hauptventil am größten ist. Der Leckkanal kann mit einer Nut gebildet werden, die entweder in der den Hauptventilkörper führenden Zylinderfläche oder im Außenumfang des Hauptventilkörpers angeordnet ist. Bezogen auf die die Nut aufnehmenden Flächen kann die Nut radial oder axial keilförmig sein.A valve has a valve body which has a further opening and a main valve member between the inlet and outlet openings to open and close the openings. A chamber above this valve member is filled with a high pressure fluid to load. The charging takes place through a leakage channel between the chamber and the inlet opening. When the Main valve, a pilot valve controls the outflow of the fluid from the chamber. The flow cross-section of the leak channel changes progressively over the length of the channel in such a way that the free flow cross-section when the main valve is closed is smallest and largest when the main valve is open. The leak channel can be formed with a groove that is arranged either in the cylinder surface leading to the main valve body or in the outer circumference of the main valve body. In relation to the surfaces receiving the groove, the groove can be radially or axially wedge-shaped.

A 12 P 158
29.1.80A 12 P 158
29/1/80

Q30031/0875Q30031 / 0875

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Claims (1)

Anmelder: Automatic Switch Company, Florham Par New Jersey, U.S.A. Applicant : Automatic Switch Company, Florham Par New Jersey, USA Titel; Pilotbetätigtes Ventil Title; Pilot operated valve PatentansprücheClaims Λ 12 P 158Λ 12 P 158 Ventil mit folgenden gattungsgemäßen Merkmalen:Valve with the following generic features: 1.1 ein Ventilkörper weist einen Einlaß zur Verbindung mit einem Fluidhochdruckbereich, einen Auslaß zur Verbindung mit einem Fluidniederdruckbereich und eine zwischen Einlaß und Auslaß angeordnete Öffnung auf, die von einem Ventilsitz umgeben ist,1.1 a valve body has an inlet for connection to a high-pressure fluid area, an outlet for Connection to a fluid low pressure area and an opening arranged between the inlet and the outlet which is surrounded by a valve seat, 1.2 zum öffnen und Schließen des Ventiles ist ein Hauptventilglied zwischen zwei Endstellungen verstellbar, wobei es in der einen Endstellung vom Ventilsitz frei ist, in der anderen Endstellung auf dem Ventilsitz aufsitzt,1.2 to open and close the valve, a main valve element can be adjusted between two end positions, whereby it is free from the valve seat in one end position and in the other end position sits on the valve seat, 1.3 in dem Ventilkörper ist eine Kammer auf der Seite des Hauptventilgliedes angeordnet, die dem Ventilsitz abgekehrt ist,1.3 a chamber is arranged in the valve body on the side of the main valve member which is the valve seat has turned away 1.4 zur Steuerung der Verbindung zwischen der Kammer und einem Bereich mit einem Druck, der geringer ist als der Druck im Bereich des Einlasses, ist ein Pilotventil angeordnet,1.4 to control the connection between the chamber and an area having a pressure less than the pressure in the area of the inlet a pilot valve arranged, 29.1.80 - 2 -1/29/80 - 2 - 030031/0875030031/0875 1.5 ein Leckkanal verbindet den Einlaß mit der Kammer,1.5 a leakage channel connects the inlet with the Chamber, dadurch gekennzeichnet, daß der Leckkanal (58) einen sich über seine Länge derart verändernden Strömungsquerschnitt hat, daß der freie Strömungsquerschnitt bei geschlossenem Hauptventil (15,48) am kleinsten, bei offenem Hauptventil am größten ist.characterized in that the leakage channel (58) has a has a flow cross-section that changes over its length in such a way that the free flow cross-section is smallest when the main valve (15, 48) is closed and largest when the main valve is open. 2. Ventil nach Anspruch 1_f dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptventilglied (48) während seiner Bewegung von einer feststehenden Ringfläche (59) geführt wird, wobei das Hauptventilglied eine mit der feststehenden Ringfläche gleitend kontaktierende Ringfläche (50) aufweist und wobei der Leckkanal (58) mit einem Schlitz (57) in einer dieser Ringflächen gebildet wird.2. Valve according to claim 1 _f, characterized in that the main valve member (48) is guided during its movement by a fixed annular surface (59), the main valve member having an annular surface (50) slidingly contacting the fixed annular surface, and the leakage channel (58 ) is formed with a slot (57) in one of these annular surfaces. 3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (57) sich von einem maximalen zu einem minimalen Strömungsquerschnitt keilförmig verändert.3. Valve according to claim 2, characterized in that the slot (57) extends from a maximum to a minimal flow cross-section changed wedge-shaped. 4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Tiefe des Schlitzes (57) in der radialen Richtung der Fläche verändert, in der der Schlitz angeordnet ist.4. Valve according to claim 3, characterized in that the depth of the slot (57) in the radial Changed the direction of the surface in which the slot is arranged. A 12 P 158A 12 P 158 29.1.80 - 3 -1/29/80 - 3 - 030031/0875030031/0875 30030673003067 5. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Weite des Schlitzes (57) in der axialen Richtung der Fläche verändert, in der der Schlitz angeordnet ist.5. Valve according to claim 3, characterized in that the width of the slot (57) in the axial direction changed the area in which the slot is arranged. 6. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptventilglied (48) die Form einer umgestülpten Tasse hat, in der eine elastische Ventilscheibe (42) gehalten ist, wobei eine ringförmige Lippendichtung (51) das Hauptventilglied umgibt, um letzteres bei seinen Bewegungen zu führen und wobei der Leckkanal (58) mit einem Schlitz (57) in der Fläche des Hauptventilgliedes gebildet wird, die der Lippendichtung gegenüber liegt.6. Valve according to claim 1, characterized in that the main valve member (48) has the shape of an inverted one Cup in which an elastic valve disc (42) is held, with an annular lip seal (51) surrounds the main valve member in order to guide the latter in its movements and with the leakage channel (58) a slot (57) is formed in the surface of the main valve member opposite the lip seal. 7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Leckkanal (58) sich in seinem Strömungsquerschnitt von einem zum anderen Ende derart verändert, daß der Strömungsquerschnitt nahe dem Ventilsitz (15) am größten ist.7. Valve according to claim 6, characterized in that the leakage channel (58) is in its flow cross-section changed from one end to the other so that the flow cross-section near the valve seat (15) on greatest is. 8. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (10) mit einer Bohrung versehen ist, in der das Hauptventilglied (48) gleitend gelagert ist, wobei der Leckkanal mit einem Schlitz in der Bohrungswand gebildet wird.8. Valve according to claim 1, characterized in that the valve body (10) is provided with a bore, in which the main valve member (48) is slidably mounted, the leakage channel with a slot in the bore wall is formed. A 12 P 158A 12 P 158 29.1.80 - 4 -1/29/80 - 4 - 030031/Q875030031 / Q875 9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz sich vom einen zum anderen Ende keilförmig in seinem Strömungsquerschnitt verändert, wobei der Strömungsquerschnitt an dem dem Ventilsitz entferntesten Schlitzende am größten ist.9. Valve according to claim 8, characterized in that the slot changes wedge-shaped in its flow cross-section from one end to the other, with the Flow cross-section is greatest at the end of the slot furthest away from the valve seat. A 12 P 158A 12 P 158 29.1.80 - 5 -1/29/80 - 5 - 030031/0875030031/0875