DE3616875C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Ventil dieser Art ist aus der DE-AS 12 59 160 bekannt, wobei eine Bohrung durch das Ventilverschlußstück von der Zulaufseite in eine über dem Ventilverschlußstück ausgebil­ dete Steuerkammer führt. Beim Öffnen des Ventils ergibt sich in Abhängigkeit von der Passung des als Kolben ausgebildeten Ventilverschlußstücks im Gehäuse und dem Durchmesser der durch das Ventilverschlußstück führenden Bohrungen eine gewisse Öff­ nungszeit, nachdem das Verschlußglied den Durchlaß im Ventil­ verschlußstück freigegeben hat, jedoch kann diese Öffnungs­ zeit in keiner Weise beeinflußt werden. Beim Schließen dieses Ventils steht die gesamte Fläche des Ventilverschlußstückes unter Druck. Wenn auf der Ablaufseite ein geringer Druck an­ liegt, so wird das Ventilverschlußstück am Ende des Schließ­ hubes mit voller Kraft auf den Ventilsitz aufschlagen.

Insbesondere bei Ölbrennerventilen wird gefordert, daß diese nur langsam öffnen, um Verpuffungen und dergl. zu vermeiden, und schnell schließen, was insbesondere im Notfall von Bedeutung ist. Es werden Schließzeiten von weniger als einer Sekunde verlangt, mit der erschwerenden Bedingung, daß das Ventil dabei nicht schlagen soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der ein­ gangs angegebenen Art so auszubilden, daß bei einfachem Aufbau die Öffnungszeit eingestellt und trotz schnellem Schließen ein Schlagen des Ventilverschlußstückes auf den Ventilsitz vermie­ den werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Durch die einstellbare Drossel kann die auf das Ventilverschlußstück wirkende Kraft und damit die Öffnungszeit eingestellt werden, weil ein entsprechen­ der Gegendruck auf der Oberseite des Ventilverschlußstückes auf­ rechterhalten bleibt, nachdem das Verschlußglied von seinem Sitz abgehoben ist. Das erste Viertel bis Drittel des Öffnungs­ hubs erfolgt dabei entsprechend langsam, bis die mit der Zulauf­ seite in Verbindung stehende Leitung freigegeben wird. Hierauf erfolgt der Restöffnungshub in kürzerer Zeit. Beim Schließen des Ventils wird die mit der Zulaufseite in Verbindung stehende Leitung kurz vor Hubende abgedeckt und damit der volle Druck von der Zulaufseite aus unterbrochen, so daß zwar der Schließhub schnell beginnt, das Ventilverschlußstück aber gedämpft auf den Ventilsitz aufgesetzt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen nach der Erfindung sind in den wei­ teren Ansprüchen angegeben.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nach­ folgend anhand der Zeichnung näher erläutert, die einen Schnitt durch ein Ventil zeigt.

Das Gehäuse 1 des Ventils ist als übliches Dreiflansch-Gehäu­ se ausgebildet, wie es für Absperrventile bekannt ist. Bei 2 befindet sich der Zulauf, bei 3 der Ablauf der durch das Ven­ tilgehäuse führenden Leitung. Ein Ventilsitz 4 kann an einem eingeschraubten Bauteil oder eingezogen ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, wie dargestellt, den Ventilsitz 4 di­ rekt in das Gehäuse 1 einzuarbeiten. Auf dem Ventilsitz 4 liegt ein eingeschliffenes Ventilverschlußstück 5 dicht an, das als Hohlkolben ausgebildet ist. Dieser Hohlkolben 5 ist in einer Führungsbohrung 6 verschiebbar, wobei der Hohlkolben mit einem geringen radialen Spiel in der Führungsbohrung 6 liegt und keine Dichtung vorgesehen ist. Der Boden des Hohl­ kolbens 5 ist mit einer mittigen Bohrung 7 versehen, auf de­ ren Innenseite ein Ventilsitz 8 ausgebildet ist, an dem in der dargestellten Absperrstellung ein Verschlußglied 9 in Form eines Ventilkegels dicht anliegt. Auf der stromabwärts liegen­ den Stirnseite des Verschlußgliedes 9 ist über einen Ansatz 10 ein mit Durchbrechungen 11 auf dem Umfang versehener Flansch 12 befestigt, der in einem erweiterten Abschnitt 13 der Boh­ rung 7 liegt und in der Schließstellung des Verschlußgliedes 9 einen vorbestimmten axialen Abstand von dem in der Bohrung 7 ausgebildeten Absatz hat, wie dies die Figur zeigt. Auf der ge­ genüberliegenden Seite ist das Verschlußglied 9 mit einer Kol­ benstange 14 verbunden, die von einer nicht dargestellten An­ triebseinrichtung, beispielsweise einem Elektromotor oder einem Betätigungszylinder in Öffnungsrichtung bzw. nach rechts in der Figur beaufschlagt wird und in Schließrichtung von einer nicht dargestellten Feder beaufschlagt sein kann. Die Kolbenstange 14 ist von einer Faltenbalgdichtung 15 umgeben, die auf dem Umfang des Verschlußgliedes 9 befestigt ist.

Der Hohlkolben 5 dichtet auf der Zulaufseite 2 am Ventilsitz 4 ab. Von der Zulaufseite 2 führt eine Leitung 16 durch das Ventilgehäuse zur Führungsbohrung 6. In dieser Leitung 16 ist ein einstellbares Drosselventil angeordnet und sie mündet in einer Ringnut 18 in der Führungsbohrung 6.

Auf dem Umfang des Hohlkolbens 5 ist eine Ringnut 22 ausgebil­ det, von der aus radiale Bohrungen 23 in den Innenraum des Hohlkolbens 5 führen. Der Hohlkolben 5 ist mit genau definier­ tem Spiel in die Führungsbohrung 6 des Gehäuses 1 eingepaßt. Der sich ergebende Ringspalt ist so bemessen, daß seine Quer­ schnittsfläche in einem bestimmten Verhältnis zu der Quer­ schnittsfläche der axialen Bohrungen 11 im Flansch 12 des Ver­ schlußgliedes 9 steht. Der Flansch 12 kann über den Ansatz 10 gegebenenfalls auch austauschbar am Verschlußglied 9 angebracht sein, so daß ein Flansch mit anderen axialen Bohrungen 11 zur Veränderung dieses Verhältnisses eingesetzt werden kann.

Es ist eine auf der Zulaufseite liegende Leitung 25 vorgesehen, die parallel zur Leitung 16 liegt und vom Zulauf zur Führungsbohrung 6 führt. In der dargestellten Schließstellung des Ventils mündet diese Leitung 25 zwischen der Ringnut 18 in der Führungsbohrung 6 und der Ringnut 22 am Hohlkolben. Die Ringnut 18 ist so angeordnet, daß sie an den Rand des Hohlkolbens 5 in dessen Schließstellung an­ schließt.

Bei geschlossenem Ventil füllt das unter Zu­ laufdruck stehende Medium über die Leitung 16 und über den Ringspalt an der Führungsbohrung 6 sowie die radialen Bohrungen 23 im Hohlkolben 5 dessen Innenraum und die Führungsbohrung 6. Der Hohlkolben 5 wird damit mit Zulaufdruck beaufschlagt, so daß eine besonders gute Abdichtung am Ventilsitz 4 gewährlei­ stet ist. Dieser Druck verstärkt die in der Antriebseinrichtung vorgesehene Feder, die über die Kolbenstange 14 in Schließrich­ tung des Ventils wirkt.

Zum Öffnen des Ventils wird über die Antriebseinrichtung das Verschlußglied 9 vom Ventilsitz 8 im Hohlkolben 5 abgehoben, bis der Flansch 12 an dem Absatz in der Bohrung 7 zum Anliegen kommt. Die Antriebseinrichtung braucht dabei nur die Haltekraft an dem kleinen Verschlußglied 9 zu überwinden, das durch die Faltenbalgdichtung 15 nicht mit Druck beaufschlagt ist, son­ dern nur unter der Kraft der Feder in der Antriebseinrichtung steht.

Das in der Führungsbohrung 6 und im Hohlkolben 5 befindliche Medium fließt über die axialen Bohrungen 11 ab, die so ausge­ legt sind, daß in der Führungsbohrung 6 bzw. über dem Hohlkol­ ben 5 ein Druck von einem gewünschten Wert aufrechterhalten bleibt, so daß der Hohlkolben 5 eine stabile Lage beibehält und nicht flattern kann. Die axialen Bohrungen 11 sind deshalb als Drosselbohrungen ausgelegt. Bei weiterem Hub der Kolben­ stange 14 wird über den Flansch 12 der Hohlkolben 5 vom Ventil­ sitz 4 abgehoben.

Zum Schließen des Ventils wird die Antriebseinrichtung entla­ stet, so daß die Feder das Verschlußglied 9 am Ventilsitz 8 an­ drückt. Durch die Leitung 25 strömt da­ bei das Medium über die Ringnut 22 und die radialen Bohrungen 23 in den Hohlkolben 5 nach. Die Ringnut 22 ist so angeordnet, daß sie kurz vor Erreichen der Schließstellung des Hohlkolbens 5 außer Eingriff mit der Leitung 25 kommt.

Auf diese Weise kann eine Schließzeit kleiner als eine Sekunde erzielt und auch eine Dämpfung vor der Schließstellung er­ reicht werden. Durch die Feder in der Antriebseinrichtung und durch das über die Leitung 16 nachströmende Medium wird der Hohlkolben 5 am Ventilsitz 4 angedrückt.

Die nicht dargestellte Antriebseinrichtung kann klein und bil­ lig ausgebildet werden, da das Verschlußglied 9 mit dem Hohl­ kolben 5 ausgeglichen und entlastet ist.

Das Ventil öffnet zunächst sehr langsam über einen großen Teil des Öffnungshubes, wobei die Öffnungsgeschwindigkeit über den Resthub nicht mehr wesentlich ist, weil auf dem letz­ ten Teil des Öffnungshubes kaum noch eine Regelung der Durch­ flußmenge erfolgt. Die Öffnungsgeschwindigkeit wird durch Einstellen der Drossel 24 reguliert. Es sind folgende Extrem­ werte möglich.

Wird die Drossel 24 vollständig geschlossen, so baut sich über die parallel liegende Leitung 25 und den Ringspalt zwischen Führungsbohrung 6 und Hohlkolben 5 statisch der Zulaufdruck bei geschlossenem Ventil auf, und es kann bei Öffnung des Ver­ schlußgliedes 9 Druckmedium nachströmen. Wenn die Bohrungen 11 im Flansch 12 des Verschlußgliedes 9 so bemessen sind, daß sie eine wesentlich größere Querschnittsfläche haben als die zuvor genannten Nachströmquerschnitte, so bricht der Druck über dem Hohlkolben 5 zusammen, und der Hohlkolben 5 kann von der An­ triebseinrichtung ungebremst mit der maximal möglichen Geschwin­ digkeit voll geöffnet werden.

Wird dagegen die Drossel 24 voll geöffnet, so ergibt sich ein Nachströmquerschnitt zusammen mit dem Nachströmquerschnitt über die Leitung 25 und den Ringspalt, der wesentlich größer ist als der Abströmquerschnitt an den Bohrungen 11 am Verschlußglied 9, das zur Vorsteuerung dient. Bei Abheben des Verschlußgliedes 9 vom Ventilsitz 8 strömt das den Hohlkolben 5 beaufschlagende Medium ab, wobei sich ein durch die Drosselung erzeugter Druck einstellt, der bei entsprechender Auslegung der Querschnitte gleich dem Zulaufdruck sein kann. Die Antriebseinrichtung müßte in diesem Falle so ausgelegt sein, daß sie den vollen Druck auf den ganzen Querschnitt des Hohlkolbens 5 überwinden kann, um das Ventil zu öffnen. Bei schwächerer Auslegung der Antriebseinrich­ tung würde das Ventil bei voller Öffnung der Drossel 24 nicht geöffnet werden können.

Diese beiden Extremwerte der Drosseleinstellung ergeben zwei Extremwerte der Öffnungszeit, einmal die durch die Antriebsein­ richtung vorgegebene kürzest mögliche Zeit für den vollen Öff­ nungshub und eine unendlich lange Zeit bei voll geöffneter Drossel. Durch entsprechende Einstellung der Drossel 24 kann zwischen diesen beiden Extremwerten jede gewünschte Öffnungs­ zeit eingestellt werden. Je größer die Menge ist, die über die Drossel 24 und die Leitung 25 nachströmen kann, desto größer ist der den Hohlkolben 5 in Schließrichtung beaufschlagende Druck, so daß bei vorgegebener Kraft der Antriebseinrichtung der Öffnungsvorgang entsprechend langsam ist. Dabei ist die Schließgeschwindigkeit entsprechend schnell, was erwünscht ist.

Die Kolbenstange 14 kann zur Stel­ lungsanzeige benutzt werden.

Claims (7)

1. Ventil mit einem in einem Gehäuse verschiebbar angeord­ neten Ventilverschlußstück, das zum Absperren einer durch das Gehäuse führenden Leitung an einem Ventilsitz dicht anliegt und durch den Druck des Leitungsmediums im Zulauf beaufschlagbar ist, wobei das Ventilverschluß­ stück einen zur Ablaufseite führenden Durchlaß aufweist, der durch ein Verschlußglied absperrbar und zur Entlastung des Ventilverschlußstückes freigebbar ist, und das Ver­ schlußglied durch eine Antriebseinrichtung relativ zum Ventilverschlußstück verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilverschlußstück (5) von der Zulaufseite (2) mit Druckmedium über eine durch das Ventilgehäuse (1) führende Leitung (16) beaufschlagbar ist, in der eine einstellbare Drossel (24) angeordnet ist, und daß eine mit der Zulaufseite (2) in Verbindung stehende Leitung (25) derart in der Führung (6) des Ventil­ verschlußstückes (5) im Gehäuse (1) mündet, daß sie kurz vor Erreichen der Schließstellung des Ventilver­ schlußstückes (5) von diesem abgedeckt und nach einem vorgegebenen Öffnungshub freigegeben wird.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Hohlkolben (5) ausgebildete Ventilverschlußstück mit vorbestimmtem Spiel in einer Führungsbohrung (6) im Ge­ häuse (1) geführt ist.

3. Ventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Durchlaß (7) bei geöffnetem Verschlußglied (9) Drosselbohrungen (11) vorgesehen sind.

4. Ventil nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußglied (9) mit einem Mitnehmer (12) verse­ hen ist, mittels dem der Hohlkolben (5) durch die An­ triebseinrichtung in die Offenstellung verschiebbar ist.

5. Ventil nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußglied (9) über eine Kolbenstange (14) mit der Antriebseinrichtung verbunden ist, die von einer mit dem Verschlußglied (9) verbundenen Faltenbalgdichtung (15) umgeben ist.

6. Ventil nach den vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Außenumfang des Hohlkolbens (5) eine Ringnut (22) angeordnet ist, von der aus radiale Bohrungen (23) in den Innenraum des Hohlkolbens führen.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (22) so angeordnet ist, daß sie kurz vor Erreichen der Schließstellung des Hohlkolbens (5) außer Ein­ griff mit einer Leitung (25) kommt, durch welche der Hohlkol­ ben mit Zulaufdruck beaufschlagt wird.