Gasventil
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch vorgesteuertes Gasventil, insbesondere ein Membranventil, für Druckluft oder Druckgas, mit einem Gehäuse einem Vorsteuerventil und einem Hauptventil mit einer Membran, sowie einem Zulauf und einem Ablauf.
An Gasventile wird häufig die Forderung gestellt, im Einsatz langsam zu öffnen, jedoch schnell zu schliessen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Gasventil zu schaffen, das diese Forderung erfüllt.
Erfindungsgemäss wird dies bei dem oben genannten Gasventil dadurch erreicht, dass über der Membran auf ihrer dem Zulauf und dem Ablauf abgewandten Seite ein Druckraum vorgesehen ist, der wechselweise über ein Hilfsventil an den Zulauf und über das Vorsteuerventil an den Ablauf anschliessbar ist.
Die erfindungsgemässe Konstruktion gestattet es, den Druckraum an den Zulauf anzuschliessen, und mit dem Druckmedium zu füllen. Wird nun das Vorsteuerventil geöffnet, so kann das im Druckraum befindliche Druckmittel, bei zweckmässiger Anordnung einer Drossel, langsam durch die Drossel zum Ablauf hin abströmen, wodurch der Druck im Druckraum sinkt, so dass das Hauptventil durch den Zulaufdruck langsam geöffnet werden kann.
Zweckmässigerweise ist hierbei die Drossel verstellbar.
Das Hilfsventil, das z. B. ein elektromagnetisch betätigbares Zweiwegeventil sein kann, ist vorteilhafterweise bei geschlossenem Vorsteuerventil geöffnet und bei geöffnetem Vorsteuerventil geschlossen. Es ist konstruktiv von Vorteil, das Hilfsventil direkt im Gehäuse des erfindungsgemässen Gasventils anzuordnen.
Der Druckraum kann durch eine Bohrung mit dem Ablauf in Verbindung stehen, wobei in dieser Bohrung ein zum Ablauf schliessendes Rückschlagventil angeordnet sein kann, das z. B. bei Druckstössen oder Rückschlägen im Ablauf zum Druckraum hin öffnet, so dass der erhöhte Druck vor und hinter der Mem- bran auftritt und diese dadurch nicht beschädigt wird.
Um das Hilfsventil bei Rückschlägen zu schützen und um zu verhindern, dass bei geschlossenem Hauptventil Druckstösse im Ablauf auf den Zulauf übergreifen, ist zweckmässigerweise in der Verbindungsbohrung zwischen dem Hilfsventil und dem Druckraum ein zum Hilfsventil hin schliessendes Rückschlagventil vorgesehen.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Gasventils im Schnitt zeigt.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der das Gasventil mit Rückschlagventilen ausgerüstet ist.
Das Gasventil 10 nach Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse 12, in welchem ein Zulauf 14 und ein Ablauf 16 ausgebildet sind. Ein Hauptventilsitz 18, der mit einer an ihrem Aussenumfang im Gehäuse 12 gehalte nen Membran 20 zusammenwirkt, ist zwischen Zulauf und Ablauf angeordnet. Das aus Hauptventilsitz und Membran gebildete Hauptventil wird durch ein elektromagnetisch betätigtes Vorsteuerventil 22 gesteuert.
Das Vorsteuerventil 22 besitzt einen Ventilsitz 24, der mit einem Verschlusstück 32 zusammenwirkt, dessen Schaft 30 mit dem Anker 28 eines Elektromagneten 26 verbunden, z. B. verschraubt ist. Der Anker 28 ist verschiebbar im Gehäuse 12 angeordnet und wird durch eine Druckfeder 29 in Schliessrichtung des Vorsteuerventiles belastet.
Das Verschlusstück 32 ist im Innern einer Kappe 34 angeordnet, die mit dem Ventilkörper 36 des Vorsteuerventiles verbunden, z. B. verschraubt ist, wobei der Ventilkörper 36 durch eine Mittelöffnung der Membran 20 hindurchtritt und die letztere zwischen der Kappe 34 und dem Ventilkörper 36 eingespannt ist.
Der Ventilsitz 24 des Vorsteuerventiles geht in eine Bohrung 25 über, deren dem Ablauf 16 zugewandtes Ende erweitert und über einem Ansatz 38 des Gehäuses 12 angeordnet ist. Zwischen dem erweiterten Teil der Bohrung 25 und dem Ansatz 38 ist eine Dichtung 39 vorgesehen. Der Ansatz 38 hat eine zentrale Bohrung 40, die einen erweiterten Teil 41 besitzt, in welchem ein Stift 42, der eine Spitze 44 hat, verschiebbar angeordnet ist. Die Spitze 44 des Stiftes bildet mit der Bohrung 40 eine Drosselstelle.
Der Stift 42 ist z. B. in das Gehäuse 12 eingeschraubt und in seiner Achsrichtung verstellbar. Zwischen dem Kopf des Stiftes 42 und dem Gehäuse ist eine nicht näher bezeichnete Dichtung angeordnet. Der erweiterte Teil 41 der Bohrung 40 steht über wenigstens eine Querbohrung 43 mit dem Ablauf 16 in Verbindung. Die Drosselwirkung kann durch ein mehr oder weniger starkes Eindringen der Spitze 44 in die Bohrung 40 eingestellt werden.
Wie Fig. 1 zeigt, ist nun über der Membran 20, d. h. auf der dem Zulauf und dem Ablauf abgewandten Seite im Gehäuse 12 ein Druckraum 50 ausgebildet, der über eine Bohrung 60, ein Hilfsventil 54, das bei der dargestellten Ausführungsform ein elektromagnetisch betäligtes Zweiwegeventil ist, den Ventilsitz 56 des Hilfsventils und eine Bohrung 58 an den Zulauf 14 angeschlossen ist.
Das erfindungsgemässe Gasventil arbeitet folgendermassen:
Bei der in Fig. 1 gezeigten Stellung ist der Elektromagnet 26 ausgeschaltet, der Vorsteuerventilsitz 24 und der Hauptventilsitz 18 sind geschlossen, während der Ventilsitz 56 des Hilfsventils 54, das umgekehrt parallel zum Vorsteuerventil 22 geschaltet ist, geöffnet ist. Der Druckraum 50 steht daher über die Bohrungen 58 und 60 sowie über das geöffnete Hilfsventil 54 mit dem Zulauf in Verbindung, so dass sich im Druckraum 50 der volle Zulaufdruck aufbauen kann. Durch diesen wird, unterstützt durch die Feder 29, die Membran 20 auf ihren Ventilsitz 18 gepresst, da die vom Zulaufdruck im Druckraum 50 beaufschlagte Fläche grösser ist als diejenige der Membran 20, auf die der Zulaufdruck vom Zulauf 14 her einwirkt.
Wird nun der Elektromagnet 26 eingeschaltet, so wird der Anker 28 gegen die Kraft der Feder 29 angezogen und das Verschlusstück 32 vom Vorsteuerventilsitz 24 abgehoben, so dass letzterer geöffnet ist.
Gleichzeitig wird das Hilfsventil 54 geschlossen und damit die Verbindung zwischen Zulauf 14 und Druckraum 50 gesperrt. Das Druckmittel im Druckraum 50 kann nun über Bohrungen 52 in der Kappe 34, den Vorsteuerventilsitz 24, die Bohrungen 25 und 40 und die Querbohrungen 43 zum Ablauf 16 abströmen. Infolge der durch die Spitze 44 und die Bohrung 40 gebildeten Drosselstelle erfolgt diese Abströmung des Druckmittels aus dem Druckraum 50 langsam und sie kann durch entsprechende Verstellung des Stiftes 42 eingestellt werden.
Der Druck über der Membran 20 wird auf diese Weise allmählich abgebaut, so dass die Membran durch die vom Zufuhrdruck auf ihre Unterseite 21 ausgeübte Kraft entsprechend der Abnahme des Druckes im Druckraum 50 langsam vom Hauptventilsitz 18 abgehoben wird, so dass das Hauptventil allmählich bis zum vollen Durchfluss geöffnet wird.
Beim Umschalten des Elektromagneten 26 wird der Vorsteuerventilsitz 24 geschlossen. Gleichzeitig wird das Hilfsventil 54 geöffnet, und damit der Druckraum wieder an den Zulauf angeschlossen, so dass sich im Druckraum 50 wieder der volle Zufuhrdruck aufbauen kann. Da in den Bohrungen 58 und 60 keine Drosselstellen vorgesehen und ihre Durchmesser entsprechend gross gehalten sind, erfolgt der Druckaufbau im Druckraum 50 sehr rasch, so dass das Hauptventil durch den Druck im Druckraum 50 und unterstützt durch die Feder 29 schnell geschlossen wird. Bei der in Fig,2 dargestellten Ausführungsform ist der Druckraum 50 unter Umgehung des Hauptventiles über eine Bohrung 70 mit dem Ablauf 16 verbunden. In die Bohrung 70 ist ein zum Ablauf 16 hin schliessendes Rückschlagventil 72 eingebaut. Die Bohrung 70 und das Rückschlagventil 72 dienen als Rückschlagsicherung.
Treten z. B. hinter dem Ventil, d. h. im Ablauf 16 höhere Drücke, Druckwellen oder Druckstösse auf, so wird das Rückschlagventil 72 geöffnet und das Hauptventil, d. h. vor allem die Membran 20 wird gleichzeitig auf beiden Seiten von diesen Druckstössen belastet, so dass sich deren Wirkung auf die Membran aufhebt. Einerseits wird dadurch eine Beschädigung der Membran infolge solcher Druckstösse vermieden und anderseits z. B. ein unerwünschtes Öffnen des geschlossenen Hauptventiles verhindert.
Zweckmässigerweise ist ferner in die Bohrung 60 zwischen Hilfsventil 54 und Druckraum 50 ein weiteres zum Hilfsventil 54 hin schliessendes Rückschlagventil 74 eingebaut, durch das ein Übergreifen der beschriebenen Druckstösse auf das Hilfsventil und den Zulauf 14 unterbunden wird.
Gas valve
The invention relates to an electromagnetically piloted gas valve, in particular a diaphragm valve, for compressed air or compressed gas, with a housing, a pilot valve and a main valve with a membrane, as well as an inlet and an outlet.
Gas valves are often required to open slowly when in use, but to close quickly.
The invention is now based on the object of creating a gas valve which meets this requirement.
According to the invention, this is achieved in the above-mentioned gas valve in that a pressure chamber is provided above the membrane on its side facing away from the inlet and outlet, which can be alternately connected to the inlet via an auxiliary valve and to the outlet via the pilot valve.
The construction according to the invention makes it possible to connect the pressure chamber to the inlet and to fill it with the pressure medium. If the pilot valve is now opened, the pressure medium in the pressure chamber can, with a suitable arrangement of a throttle, slowly flow out through the throttle to the outlet, whereby the pressure in the pressure chamber drops so that the main valve can be opened slowly by the inlet pressure.
The throttle is expediently adjustable here.
The auxiliary valve, which z. B. can be an electromagnetically actuated two-way valve, is advantageously opened when the pilot valve is closed and closed when the pilot valve is open. It is structurally advantageous to arrange the auxiliary valve directly in the housing of the gas valve according to the invention.
The pressure chamber can be connected to the drain through a bore, wherein a non-return valve closing to the drain can be arranged in this bore, which z. B. opens in the event of pressure surges or setbacks in the drain to the pressure chamber, so that the increased pressure occurs in front of and behind the membrane and this is not damaged.
In order to protect the auxiliary valve in the event of kickbacks and to prevent pressure surges in the outlet from reaching the inlet when the main valve is closed, a non-return valve closing towards the auxiliary valve is expediently provided in the connecting bore between the auxiliary valve and the pressure chamber.
Exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing, in which
Fig. 1 shows a first embodiment of the gas valve according to the invention in section.
Fig. 2 shows a further embodiment of the invention, in which the gas valve is equipped with check valves.
The gas valve 10 according to FIG. 1 consists of a housing 12 in which an inlet 14 and an outlet 16 are formed. A main valve seat 18 which cooperates with a membrane 20 held on its outer circumference in the housing 12 is arranged between the inlet and outlet. The main valve formed from the main valve seat and diaphragm is controlled by an electromagnetically actuated pilot valve 22.
The pilot valve 22 has a valve seat 24 which cooperates with a closure piece 32, the shaft 30 of which is connected to the armature 28 of an electromagnet 26, e.g. B. is screwed. The armature 28 is arranged displaceably in the housing 12 and is loaded by a compression spring 29 in the closing direction of the pilot valve.
The closure piece 32 is arranged inside a cap 34 which is connected to the valve body 36 of the pilot valve, for. B. is screwed, wherein the valve body 36 passes through a central opening of the membrane 20 and the latter is clamped between the cap 34 and the valve body 36.
The valve seat 24 of the pilot valve merges into a bore 25, the end of which facing the outlet 16 is widened and is arranged over a shoulder 38 of the housing 12. A seal 39 is provided between the enlarged part of the bore 25 and the extension 38. The extension 38 has a central bore 40 which has an enlarged part 41 in which a pin 42, which has a tip 44, is slidably arranged. The tip 44 of the pin forms a throttle point with the bore 40.
The pin 42 is z. B. screwed into the housing 12 and adjustable in its axial direction. Between the head of the pin 42 and the housing, a seal, not shown in detail, is arranged. The widened part 41 of the bore 40 is connected to the outlet 16 via at least one transverse bore 43. The throttling effect can be adjusted by a more or less strong penetration of the tip 44 into the bore 40.
As Fig. 1 shows, is now above the membrane 20, i. H. On the side facing away from the inlet and outlet in the housing 12, a pressure chamber 50 is formed, which via a bore 60, an auxiliary valve 54, which in the embodiment shown is an electromagnetically operated two-way valve, the valve seat 56 of the auxiliary valve and a bore 58 to the inlet 14 is connected.
The gas valve according to the invention works as follows:
In the position shown in FIG. 1, the electromagnet 26 is switched off, the pilot valve seat 24 and the main valve seat 18 are closed, while the valve seat 56 of the auxiliary valve 54, which is connected in reverse parallel to the pilot valve 22, is open. The pressure chamber 50 is therefore connected to the inlet via the bores 58 and 60 and via the opened auxiliary valve 54, so that the full inlet pressure can build up in the pressure chamber 50. Through this, supported by the spring 29, the membrane 20 is pressed onto its valve seat 18, since the area acted upon by the inlet pressure in the pressure chamber 50 is larger than that of the membrane 20 on which the inlet pressure acts from the inlet 14.
If the electromagnet 26 is now switched on, the armature 28 is attracted against the force of the spring 29 and the closure piece 32 is lifted off the pilot valve seat 24 so that the latter is opened.
At the same time, the auxiliary valve 54 is closed and thus the connection between inlet 14 and pressure chamber 50 is blocked. The pressure medium in the pressure chamber 50 can now flow off to the outlet 16 via bores 52 in the cap 34, the pilot valve seat 24, the bores 25 and 40 and the transverse bores 43. As a result of the throttle point formed by the tip 44 and the bore 40, this outflow of the pressure medium from the pressure chamber 50 takes place slowly and it can be adjusted by adjusting the pin 42 accordingly.
The pressure above the membrane 20 is gradually reduced in this way, so that the membrane is slowly lifted from the main valve seat 18 by the force exerted by the supply pressure on its underside 21 in accordance with the decrease in pressure in the pressure chamber 50, so that the main valve gradually becomes full Flow is opened.
When switching over the electromagnet 26, the pilot valve seat 24 is closed. At the same time, the auxiliary valve 54 is opened, and thus the pressure chamber is reconnected to the inlet, so that the full supply pressure can build up again in the pressure chamber 50. Since no throttling points are provided in the bores 58 and 60 and their diameters are kept correspondingly large, the pressure build-up in the pressure chamber 50 takes place very quickly, so that the main valve is quickly closed by the pressure in the pressure chamber 50 and supported by the spring 29. In the embodiment shown in FIG. 2, the pressure chamber 50 is connected to the outlet 16 via a bore 70, bypassing the main valve. A check valve 72 which closes towards the outlet 16 is built into the bore 70. The bore 70 and the check valve 72 serve as a non-return device.
Step z. B. behind the valve, d. H. In the process 16 higher pressures, pressure waves or pressure surges occur, the check valve 72 is opened and the main valve, d. H. Above all, the membrane 20 is loaded simultaneously on both sides by these pressure surges, so that their effect on the membrane is canceled out. On the one hand, this prevents damage to the membrane as a result of such pressure surges and, on the other hand, z. B. prevents unwanted opening of the closed main valve.
Expediently, a further non-return valve 74, which closes towards the auxiliary valve 54, is built into the bore 60 between the auxiliary valve 54 and the pressure chamber 50, by means of which the described pressure surges are prevented from spreading to the auxiliary valve and the inlet 14.