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Schaltventil, insbesondere 3/2-Wegeventil
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Die Erfindung betrifft ein Schaltventil, insbesondere ein 3/2-Wegeventil
für Austragungsvorrichtungen von nicht schmierenden, abrasiven Flüssigkeiten wie
Dünge- oder Pflanzenschutzmittel an landwirtschaftlichen Fahrzeugen, bestehend aus
einem Ventilgehäuse, in den Kammern ausgebildet sind, die von einer Ventilspindel
durchsetzt werden, wobei die Flüssigkeit einer Kammer zugeführt wird und je nach
Stellung der Ventilspindel entweder über eine weitere Kammer und einen Auslaßkanal
zu einem Teilabschnitt eines Spritzbalkens gelangt oder einem Rückführkanal mit
einem Drosselkörper und über eine Rückführleitung dem Tank der Austragungsvorrichtung
zurückgeleitet wird.
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Derartige Schaltventile werden an Austragungsvorrichtungen an landwirtschaftlichen
Fahrzeugen eingesetzt, um Teilbereiche eines Spritzbalkens, an dem Düsen zur Austragung
von Flüssigkeiten wie Dünge- oder Pflanzenschutzmitteln angeordnet sind, mit dem
Tank zu verbinden oder von diesem abzusperren. Wichtig ist bei diesen Austragungsvorrichtungen,
daß auch dann, wenn nur Teilbereiche
des Spritzbalkens zur Austragung
verwendet werden, gleichmäßige Austragungsmengen erhalten werden. Um die Druckverhältnisse
in dem Spritzbalken auch bei Abschalten eines oder mehrerer Teilbereiche gleichbleibend
konstant zu halten, sind die Ventile so ausgebildet, daß dann, wenn ein Teilbereich
abgeschaltet werden soll, die entsprechende Flüssigkeitsmenge über einen Rückführkanal
wieder in den Tank zurückgeführt wird. Um auch bei Rückführung von Teilmengen für
gleiche Druckverhältnisse in den übrigen Teilbereichen des Spritzbalkens zu sorgen,
sind in der Rückführleitung einstellbare Drosselkörper vorgesehen.
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Nachteilig ist bei diesen Ventilen, daß auch über abgeschaltete Teilbereiche
des Spritzbalkens noch nach dem Abschalten Flüssigkeit austropfen kann.
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Es ist zwar schon bekannt, vom Hauptventil aus, welches den gesamten
Spritzbalken vom Tank trennt, nach dem Abschalten einen Unterdruck in den zum Spritzbalken
führenden Leitungen zu erzeugen, so daß das Nachtropfen verhindert wird. Mit dieser
Anordnung läßt sich aber bei Teilabschaltung von Einzelabschnitten des Spritzbalkens
das Nachtropfen nicht vermeiden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 3/2-Wegeventil zu schaffen,
das bei seinem Einsatz in Austragungsvorrichtungen an landwirtschaftlichen Fahrzeugen
zuverlässig verhindern kann, daß aus einem abgeschalteten Teilbereich des Spritzbalkens
Flüssigkeit nachtropfen kann, das aber trotzdem gleichbleibende Druckverhältnisse
und
damit gleiche Austragungsmengen in den anderen, nicht abgeschalteten
Teilbereichen gewährleistet.
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Die Erfindung besteht darin, daß zwischen dem Auslaßkanal und dem
Rückführkanal des Schaltventils ein durch ein Sperrglied absperrbarer Verbindungskanal
vorgesehen ist, der im engsten Querschnitt einer im Rückführkanal angeordneten Saugdüse
mündet. Es wird dadurch der nach einem Abschalten des Ventils in den Rückführkanal
gezwungene Flüssigkeitsstrom durch eine im Rückführkanal angeordnete Saugdüse geführt,
wobei im Bereich des engsten Querschnitts ein Verbindungskanal zum Auslaßkanal mündet,
was zur Folge hat, daß der im Bereich dieser Engstelle wegen der erhöhten Durchflußgeschwindigkeit
erzeugte Druckabfall eine Saugwirkung über den Verbindungskanal auf den Auslaßkanal
ausübt, so daß die dort noch vorhandene Flüssigkeit über den Verbindungskanal in
die Rückführleitung gesaugt wird. Ein Nachtropfen von Flüssigkeit aus dem abgeschalteten
Teilbereich des Spritzbalkens kann dadurch verhindert werden. Ein weiterer Vorteil
liegt darin, daß eine eventuelle Undichtigkeit am Ventilsitz, der bei Abschalten
des Ventils den Auslaßkanal von der Einlaßkammer abtrennt, auch nicht mehr zur unerwünschten
Austragung von Flüssigkeiten führen kann, da auch solche Flüssigkeitsmengen über
den Verbindungskanal in die Rückführleitung gesaugt werden. Wenn das Ventil geöffnet
ist, d. h. also, wenn Flüssigkeit zu den Düsen gelangen soll, unterbricht ein Sperrglied
die Verbindung zwischen dem Auslaßkanal und dem Rückführkanal.
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Vorteilhaft ist es, wenn dei Dresselkörper in den @@@@@@ des engsten
Querschnitts der Saugdüse hineinragt, so daß
der Drosselquerschnitt
mit dem engsten Querschnitt zusammenfällt.
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Die Saugdüse kann in der Art eines Venturirohres ausgebildet sein,
wobei die Strömungsgeschwindigkeiten mit Hilfe des Drosselkörpers beeinflußt werden
können. Dadurch können unterschiedliche Drosselwiderstände eingestellt werden, so
daß jedes Ventil für sich so einstellbar ist, daß über den gesamten Spritzbalken
gleichmäßige Drucke und damit gleiche Austragungsmengen sichergestellt sind.
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Vorteilhaft ist es auch,wenn der Drosselkörper eine in einem Stutzen
verstellbar geführte Drosselnadel ist, die mit ihrer Achse mit der Achse des Venturi-Rohres
des Rückführkanals zusammenfällt. Damit ist die Drosselnadel so justiert, daß sie
koaxial mit dem Venturirohr des Rückführkanals liegt und daher die Strömungsgeschwindigkeiten
über einen großen Bereich verstellbar sind.
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Zweckmäßig ist es, als Sperrglied ein Ventil vorzusehen, das bei einem
im Auslaßkanal gegenüber dem Rückführkanal höheren Druck den Verbindungskanal sperrt.
Dadurch wird sichergestellt, daß keine Verbindung mehr zwischen dem Auslaßkanal
und dem Rückführkanal besteht, wenn das Schaltventil die ihm zugeführte Flüssigkeit
über den Auslaßkanal dem Spritzbalken zuführt.
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Als Ventil kann eine Scheibe vorgesehen sein, die gegen die Kraft
einer Feder auf einen Ventilsitz andrückbar ist, der zu einem Teilabschnitt des
Verbindungskanals führt. Die Scheibe wird dann automatisch von ihrem Sitz abgehoben,
sobald der Druck im Auslaßkanal unter einen'bestimmten Druckwert abfällt.
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Günstig ist es auch, die Mündung des Verbindungskanals in den Rückführkanal
als schlitzförmige, am Innenumfang der Saugdüse
umlaufende Öffnung
auszubilden. Damit wird ein relativ großer Saugguerschnitt erhalten, der für einen
guten Unterdruck im Verbindungskanal und damit im Auslaßkanal sorgen kann.
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Nach einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß ein von einer Membran abgeschlossener Druckraum am Schaltventil ausbebildet
ist, der mit dem Verbindungskanal verbunden ist. An der Membran kann eine Spindel
festgelegt sein, die auf das Ventil wirkt.
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Die Anordnung ist dann so getroffen, daß dann, wenn über den Rückführkanal
Flüssigkeit der Rückführleitung zugeführt wird, der hierdurch im Verbindungskanal
erzeugte Unterdruck auch einem Druckraum zugeführt wird, in dem dann ebenfalls ein
Unterdruck erzeugt wird. Durch diesen Unterdruck wird die an der den Druckraum begrenzenden
Membran festgelegte Spindel sofort beim Umschalten in Richtung auf das Ventil bewegt
und hebt dieses von seinem Sitz ab. Dadurch kann ein schnelles und zuverlässiges
Öffnen des Ventils erreicht werden. Die sonst durch den beim Abschalten noch unter
Überdruck stehenden elastischen Schlauch der zu den Spritzdüsen führt, bewirkte
Verzögerung beim Öffnen des Ventils und das dadurch noch auftretende Nachtropfen
werden so wirksam unterbunden. Dies kann noch weiter unterstützt werden, wenn die
Spindel außermittig auf das Ventil wirkt. Dadurch wird das Ventilglied in der Art
einer Kippbewegung von seinem Sitz abgehoben und öffnet damit den Verbindungskanal
zuverlässig, so daß Flüssigkeit aus dem Auslaßkanal in den Rückführkanal gesaugt
werden kann.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Teilabschnitt des Schaltventils, in demdie
Verbindungsleitung, das Ventil, die Rück-.
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führleitung und die Saugdüse angeordnet sind, als ein Spritzgußteil
hergestellt ist, das auf den Ventilgrundkörper aufsetzbar ist. Es wird damit eine
einfache Herstellung des SchaltVentils ermöglicht, außerdem ist der Bereich des
Sitzes des Ventils gut zugänglich, indem der obere Teilabschnitt vom Ventilgrundkörper
aufgezogen wird. Eventuelle Beschädigungen können dann-einfach beseitigt werden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele,
die in den Figuren dargestellt sind, erläutert und beschrieben.
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Es zeigt: Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Schaltventil im teilweisen
Querschnitt und Fig. 2 einen Teil eines erfindungsgemäßen Schaltventils anderer
Bauart im Querschnitt.
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In Fig. 1 ist ein Schaltventil im ganzen mit 1 bezeichnet, das aus
dem Grundkörper 2 und dem Aufsatzteil 3 aufgebaut ist. Im Grundkörper 2 des Schaltventils
sind Kammern 8, 9 und 10 ausgebildet, die von einer Ventilspindel 6 durchsetzt werden.
Die Ventilspindel trägt zwei Ventilteller 7, die es erlauben, wahlweise die über
die Einlaßöffnung 9a zugeführte Flüssigkeit entweder in die Kammer 10 zu leiten,
wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, oder aber in die Kammer 8, von der ein Rückführkanal
12 in die Rückführleitung 19 führt.
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Solche Ventile sind als 3/2-Wegeventile bekannt und werden z. B. bei
Austragungsvorrichtungen in der Landwirtschaft zur Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln
eingesetzt, um Teilbereiche des Spritzbalkens der Austragungsvorrichtung abschalten
bzw. öffnen zu können. Vor jedem Teilabschnitt des nicht gezeigten Spritzbalkens
wird ein derartiges SchaltVentil angeordnet, dem über die Einlaßöffnung 9 a in die
mittlere Kammer 9 vom Tank und von einer Pumpe aus die auszutragende Flüssigkeit
zugeführt wird.
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Nimmt die Ventilspindel die in Fig. 1 gezeigte Stellung ein, so gelangt
die Flüssigkeit über den Auslaßkanal 11 zum Spritzbalken und tritt durch die dort
angebrachten Düsen aus. Diese Flüssigkeitsführung wird unterbrochen, wenn die Ventilspindel
über die mechanische Betätigungsvorrichtung 4 oder die elektrische Betätigungsvorrichtung
5 in die Position gebracht wird, in der der Ventilte-ller 7 a die Verbindung zwischen
der Kammer 10 und der Kammer 9 unterbricht.
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Die Flüssigkeit gelangt dann über die Kammer 8 in den Rückführkanal
12 und über eine einstellbare Drosselstelle 13, 18 zur Rückführleitung 19, von wo
aus sie wieder dem Tank zugeführt wird. Durch diese Ausgestaltungist es möglich,
gleiche Druckverhältnisse auch bei einer unterschiedlichen Anzahl von abgeschalteten
Bereichen des Spritzbalkens aufrecht zu erhalten.
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Da aber nach dem Abschaltvorgang sich noch auszutragende Flüssigkeit
in der Kammer 10 bzw. dem Auslaßkanal 11 befindet, kann auch aus einem abgeschalteten
Teilbereich noch Flüssigkeit austropfen, insbesondere unmittelbar nach dem Abschaltvorgang,
Um
dies zu verhindern, ist nun erfindungsgemäß ein Verbindungskanal 16 zwischen dem
Auslaßkanal 11 und dem Rückführkanal 12 vorgesehen, der in den Rückführkanal 12
im Bereich einer in der Art eines Venturirohres gebildeten Saugdüse 13 mündet, und
zwar an der Stelle des engsten Querschnitts 14. In diesen Bereich ragt die Spitze
einer als Drosselkörper wirkenden Drosselnadel 18, hinein, mit Hilfe derer die Strömungsgeschwindigkeit
und damit der Durchf.lußwiderstand variiert werden kann. Im Verbindungskanal 16
ist ein Ventil 20 ausgebildet, das in dem gezeigten Beispiel vo n einer Scheibe
21 und einer Feder 22 gebildet wird. Solange die Flüssigkeit zur Austragung über
den Auslaßkanal geleitet wird, drückt diese das Ventil 20 gegen den Ventilsitz,
so daß die Verbindung zwischen Rückführkanal 12 und Auslaßkanal 11 unterbrochen
ist. Wenn aber das Ventil geschlossen wird, so daß die Flüssigkeit zur Rückführleitung
19 gelangt, hebt sich infolge des Federdruckes die Scheibe 21 von ihrem Sitz ab,
so daß eine Verbindung zwischen Auslaßkanal 11 und Rückführkanal 12 hergestellt
ist. Die nun durch die Saugdüse 13 des Rückführkanals 12 geführte Flüssigkeit erfährt
im Bereich des kleinsten Leitungsquerschnitts eine Geschwindigkeitserhöhung, wobei
ein Druckabfall stattfindet. Die dadurch erzielbare Saugwirkung wird über die schlitzförmige
Öffnung 15, die im Bereich des engsten Querschnitts 14 die Mündung des Verbindungskanals
16 in den Auslaßkanal 12 darstellt, auf den Verbindungskanal 16 übertragen, wobei
in diesem dann ein Unterdruck entsteht, der die noch im Bereich des Auslaßkanals
11 vorhandene Flüssigkeit in den Rückführkanal saugt. Wegen dieser Saugwirkung wird
auch
die Flüssigkeit, die infolge eines eventuell undichten Ventilsitzes
des Ventiltellers 7 a auch bei abgeschaltetem Ventil noch in den Auslaßkanal 11
gelangen könnte, abgesaugt, so daß Undichtigkeiten der Ventilteller nicht zum Tropfen
eines ansich abgeschalteten Spritzbalkenbereiches führen kann.
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Über die Drosselnadel 18, die an einem Stutzen 17, der koaxial mit
dem Rückführkanal 12 ausgebildet ist, gehalten ist, ist der Durchflußwiderstand
verstellbar, so daß sich unterschiedliche Druckverhältnisse und Rückführgeschwindigkeiten
erhalten lassen und eine Anpassung an die jeweiligen Bedingungen und den Einsatz
des Schaltventils möglich ist.
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In Fig. 2 ist auf die Darstellung des Grundkörpers verzichtet, und
lediglich der auf den Grundkörper 2 aufsetzbare Teil 3 gezeigt, der sich von dem
in Fig. 1 gezeigten dadurch unterscheidet, daß ein Druckraum 24 ausgebildet ist,
der über den Leitungsabschnitt 25 mit dem Rückführkanal 16 in Verbindung steht.
Ein im Verbindungskanal 16 erzeugter Unterdruck führt dann auch zu einem Unterdruck
im Druckraum 24, der von einer auf einem Deckel 26 gehaltenen Membran 27 begrenzt
ist. Mit der Membran ist eine Spindel 28 verbunden, die auf die Scheibe 21 des Ventils
außermittig wirkt.
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Bei einem Unterdruck bewegt sich dann die Membran nach unten und ruft
über die Spindel 28 das Abheben der Scheibe 21 von ihrem Sitz hervor. Wegen der
außermittigen Anordnung erfolgt das Abheben der Scheibe 21 in der Art einer Kippbewegung,
so
daß die vom Auslaßkanal 11 angesaugte und über eine Wand 23 umgelenkte Flüssigkeit
in den Bereich des Rückführkanals 12 gelangen kann. Somit wird über die Spindel
28 in dem Maße des erzeugten Unterdrucks eine Kraft auf die Scheibe in entgegengesetzter
Richtung ausgeübt, so daß diese zuverlässig in der Öffnungsstellung gehalten wird,
was unmittelbar nach dem Umschalten des Schaltventils wichtig ist. Zu diesem Zeitpunkt
nämlich wird in dem Auslaßstutzen 11 und in der Kammer 10 noch ein relativ großer
Druck durch den noch unter einem gewissen Druck stehenden, nicht gezeigten elastischen
Schlauch aufrechterhalten, der an den Stutzen 11 anschließt und in dem zum Zeitpunkt
der Umschaltung noch der Spritzdruck herrscht. Das Ventil 21 in der Ausführung der
Fig. 1 würde daher nicht unmittelbar nach dem Umschalten der Ventilspindel 6 öffnen.
Ein Nachtropfen aus den nicht gezeigten und mit dem Schlauch verbundenen Spritzdüsen
kann somit besonders sicher durch die Ausgestaltung nach Fig. 2 vermieden werden.
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