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Ventil mit selbsttätig durch Strömungsdruck öffnenden Verschlußstücken,
insbesondere für die Förderleitungen von Verdichtern Die Erfindung bezieht sich
auf ein Ventil mit selbsttätig durch Strömungsdruck öffnenden, durch je eine
Schließfeder belasteten, koaxial ineinander angeordneten Haupt- und Hilfsventilverschlußstücken,
welches insbesondere zum Einbau in die Förderleitungen von Verdichtern geeignet
sein soll.
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Derartige Ventile sind als Reduzierventile bzw. Überströmventile oder
auch als Rückschlagventile in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Eines dieser
Ventile dient als Rückstauventil für Wasserhaltungs- und Spülanlagen, bei welchem
ein Hauptverschlußstück durch eine mit der Austrittsleitung in Verbindung stehende
Gegendruckkammer gesteuert wird und bei dem der Durchlaß zur Gegendruckkammer einstellbar
ist, wobei in dem Hauptverschlußstück ein weiteres Verschlußstück angeordnet ist,
welches die Gegendruckkammern mit der Zuflußleitung verbindet und welches durch
Abstimmung einer auf dieses Verschlußstück wirkenden Feder anspricht. Bei einer
anderen bekannten Ausführungsform ist ein überströniventil vorgesehen und zur Erzeugung
einer zusätzlichen Verstellbarkeit ein besonderes Pilotventil in die das Hauptverschlußstück
umgehenden Umgehungskanäle angeordnet.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist ein Hilfsverschlußstück vorgesehen,
welches bei Überdruck in der angeschlossenen Förderleitung, deren Druck konstant
gehalten werden soll, zunächst betätigt wird, um die Öffnung des Hauptverschlußstückes
zu bewirken, und welches später auch wieder dessen Schließbewegung steuert.
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Für die Verwendung in Förderleitungen von Verdichtern sind alle diesen
bekannten Ventile wenig geeignet, da sie einige gerade bei Verdichtern wichtige
und weiter unten erläuterte Funktionen nicht erfüllen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil des eingangs
beschriebenen grundsätzlichen Aufbaus zu schaffen, welches insbesondere für Verdichter
geeignet und folgende drei Funktionen erfüllen soll:
1. Rückschlagwirkung,
2. Mindestdruckförderwirkung, 3. Konstanthaltung des Betriebsdruckes in der
Druckleitung des Verdichters.
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Diese Aufgabe soll nach der Erfindung dadurch gelöst werden, daß im
Inneren des in einer Führungsbüchse des Ventilgehäuses gleitenden und in einem Boden
eine mittige Durchflußöffnung aufweisenden und mit dem zwischen dem Zufluß- und
Abflußanschluß des Ventilgehäuses angeordneten Hauptventilsitz zusammenwirkenden
Hauptventilverschlußstückes das gleichfalls in der Führungsbüchse und zusätzlich
mittels eines zentralen, das Gehäuse nach außen durchdringenden Schaftes geführte,
auf einem die Durchflußöffnung im Boden des Hauptverschlußstückes umgebenden Ventilsitz
abdichtende, kolbenförmige Hilfsventilverschlußstück sowie zwei in Schließrichtung
auf beide Ventilverschlußstücke wirkende, hintereinanderliegende Schraubenfedern
vorgesehen sind, wobei die stärkere Feder zwischen dem Ventilgehäuse und dem Hilfsverschlußstück,
die schwächere Feder zwischen dem Hilfs- und dem Hauptverschlußstück angeordnet
ist, und daß in einer zentralen Sackbohrung im Hilfsverschlußstück ein durch eine
weiche Schraubenfeder gegen den einen Ventilsitz bildenden Rand der Durchflußöffnung
im Boden des Hauptverschlußstückes gedrücktes Zusatzventilverschlußstück vorgesehen
ist.
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Nach bevorzugter Ausführungsform ist ferner die Hilfsventilkaminer
über eine Drosselbohrung an die abgehende Förderleitung, der vom Zusatzverschlußstück
abgeschlossene Raum der Sackbohrung über eine Leckbohrung entlastet sind.
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Mindestdruck-Förderventil bezeichnet im Rahmen der Erfindung die Tatsache,
daß das erfindungsgemäße Ventil mit seinen den Durchflußquerschnitt freigebenden
Verschlußstücken erst öffnet, wenn in der vom Verdichter kommenden Förderleitung,
d. h. vom Verdichter, ein bestimmter Mindestdruck erzeugt ist, der durch
die genannte Schließfeder bestimmt ist, wobei danach das Hilfsverschlußstück
offenbleibt,
solange dieser Mindestdruck herrscht oder überschritten wird, unabhängig davon,
ob über die angeschlossene Förderleitung Druckmittelentnahme erfolgt, also beispielsweise
ein angeschlossenes Druckluft-Arbeitsgerät arbeitet. Dabei kann bei der beschriebenen
Gestaltung von Hilfsverschlußstück und Hauptverschlußstück auch bei hohem Mindestdruck
mit verhältnismäßig kleiner Schlußfeder gearbeitet werden. Erfolgt keine Entnahme
des Druckmittels, so schließen das Hauptverschlußstück mit dem Zusatzverschlußstück
als Rückschlagventil, um bei Entnahme wieder zu öffnen. Gleichzeitig wirkt das erfindungsgemäße
Ventil als Druckhalteventil bei voll offener Entnahmeleitung. - Die Funktion
als Mindestdruck-Förderventil ist für Förderleitungen von Verdichtern mit an die
Förderleitun-Cren angeschlossenen Druckluft-Arbeitsgeräten wichtig, um sicherzustellen,
daß den Arbeitsgeräten das Druckmittel mit dem für die volle Leistung erforderlichen
Mindesidruck zugeführt wird, die Funktion als Rückschlagventil ist von Bedeutung,
um Rückschläge aus der Förderleitung zu verhindern, die in Aggregaten, z. B. Filtern,
die zwischen dem Verdichter und dem erfindungsgemäßen Ventil angeordnet sind, Schaden
verursachen - könnten. Die Funktion als Druckhalteventil ist für die Haltung
des Druckes in der Leitung zwischen Verdichter und dem erflndungsgemäßen Ventil
von Bedeutung um zu verhindern, daß das Druckmittel mit zu großer Energie, beispielsweise
aus Abschneiderli abgesetztes Öl oder abgesetztes Wasser mitreißend -ausströmt,
was im übrigen auch in leistungsmäßiger Hinsicht für angeschlossene Druckluft-Arbeitsgeräte
nachteilig sein kann, wenn ein Verdichter über separate Förderleitungen mehrere
Druckluft-Arbeitsgeräteversorgt.
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Einzelheiten des Aufbaus eines Ausführungs-CD beispiels des erfindung
,sgemäßen Ventils und seiner Funktionsweise werden im folgenden an. Hand einer .Zeichnung
ausführlicher erläutert.
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Die Figur zeigt hauptsächlich im Axialschnitt ein erfindungsgemäßes
Ventil.
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In der Zeichnung ist. ein Gehäuse.1 dargestellt, welches einen Zuflußanschluß
29 aufweist, der mit der Druckleitung eines nicht dargestellten Verdichters
verbunden ist, wobei dieser Verdichter beispielsweise in der Art ausgebildet sein
kann, daß bei ihm in die Druckkammern öl zum Abdichten und Kühlen ein2esmitzt
wird. welches aus der Druckluft mittels eijes #eparators- entfernt wird, -der in
die Druckleitung des Verdichters zwischen dem Verdichter und dem dargestellten Ventil
eingeschaltet ist. In dem Gehäuse ist ein Hauptventilsitz 2 vorgesehen, der eine
Öffnung, d. h. eine Verbindung zwischen dem Zuflußanschluß 29 und
einem Abflußanschluß 16, bildet, -der im Teil 32 des Gehäuses
1 vorgesehen ist. Dem Hauptventilsitz ist ein Hauptverschlußstück
3 als Scheibe, welches die Verbindung öffnet bzw. schließt, zugeordnet. Dieses
Hauptverschlußstück 3 besitzt eine nach oben hochgezogene Hülse 4, welche
in einer zylindrischen Bohrung 5 einer Führungsbüchse 6 gleitend geführt
wird. Diese Führungsbüchse 6 ist in eine Bohrung 7 des Gehäuses
1 eingepaßt und wird durch C C
einen Sprengring 8 festgehalten
und in der Bohrung 7
beispielsweise mittels eines O-Ringes 9 abgedichtet.
Ein Hilfsverschlußstück 10 gleitet mit einem zentralen zvlindrischen Schaft
11 in einer Bohrung 12 der Fü#run 'gsbüchse 6 und mit einem hülsenartigen
Ansatz 13 gleichzeitig in der Bohrung 5, durch den C
eine in
der Führungsbüchse 6 vorgesehene Drosselbohrung 14 gesteuert wird, die eine
Verbindung zwischen einer Hilfsventilkammer 15, die durch die Führungsbüchse
6 und das Hilfsverschlußstück 10
Z, Crebildet wird, und dem Abflußanschluß
16 im Gehäuseteil 32 hergestellt. Das Hilfsverschlußstück 10
trägt
am inneren Ende seines Schaftes 11 einen O-Ring 17, der sich an eine
ringförmige Schulter 18 der Führungsbüchse 6 anlegt, wenn das Hilfsverschlußstück
10 sich in der Zeichnung gesehen. ganz nach oben bewegt hat.
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Das Hauptverschlußstück 3 besitzt eine Durchflußöffnung
19, die eine Verbindung durch das Hauptverschlußstück hindurch vom Zuflußanschluß
zu einer Steuerkammer 20 bildet, die zwischen dem Hilfsverschlußstück
10 und dem Hauptverschlußstück 3 liegt. Ein Zusatzverschlußstück 21
ist gleitend in einer Sackbohrung 25 im Schaft 11 des Hilfsverschlußstückes
10 angeordnet und wird durch eine sehr weiche Feder 23 mit seiner
Dichtfläche 22 auf das Hauptverschlußstück gedrückt, um die Durchflußöffnung
19 zu schließen. Eine Leckbohruno, 24 in dem Hilfsverschlußstück bildet eine
Verbindung zwischen dem Abflußanschluß 16 und einem vom Zusatzverschlußstück
in der Sackbohrung 25 abgeschlossenen Raum. Zwischen dem Hilfsverschlußstück
10 und der Führungsbüchse 6 ist eine Schließfeder 26 eingesetzt,
deren Spannung derart gewählt ist, daß sie dem Druck auf die wirksame Fläche des
Hauptverschlußstückes 3 entspricht, der gleich dem Mindestluftdruck ist,
der in der Leitung zum Zuflußanschluß 29 aufrechterhalten werden soll. Das
Hilfsverschlußstück 10 besitzt eine Bohrung 27, die eine Verbindung
zwischen der Steuerkammer 20 und der Hilfsventilkammer 15 herstellt und die
eine höhere Kapazität hat als die Drosselbohrung 14 zwischen der Hilfsventilkammer
15 und dem Abflußanschluß 16. Zwischen dem Hilfsverschlußstück
10 und dem Hauptverschlußstück 3 ist eine sehr weiche Feder 28.eingesetzt.
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Zusammenfassend ist festzustellen, daß das oben geschilderte Ventil
gebildet ist durch ein den Durchflußquerschnitt ganz oder teilweise abschließendes
Hauptverschlußstück 3, ein in das Hauptverschlußstück 3 eingesetztes,
in Schließstellung einen Durchlaß 19 im Hauptverschlußstück 3 abdeckendes
Hilfsverschlußstück 10 mit nach außen geführtem Schaft 11 und ein
im Hilfsverschlußstück 10 gelagertes, in Schließstellung auf die Durchlaßöffnung
19 im Hauptverschlußstück 3 aufsitzendes Zusatzverschlußstück 21.
Das Zusatzverschlußstück 21 ist verstellbar gegen eine weiche Feder 23 im
Hilfsverschlußstück 10 abgestützt, das Hauptverschlußstück 3 ist verstellbar
gegen eine weiche Feder 28 am Hilfsverschlußstück abgestützt, das Hilfsverschlußstück
10 ist über die Schließfeder 26 am Gehäuse 1 abgestützt. Der
Raum oberhalb der Durchflußöffnung 19 steht durch die Bohrung 27 mit
der Hilfsventilkammer 15 in Verbindung, die ferner über eine Drosselbohrung
14 an die abgehende Förderleitung angeschlossen ist. Der abgeschlossene Raum der
Sackbohrung 25 ist über die Leckbohrung 24 entlastet. Dadurch wird erreicht,
daß die Verschlußstücke 3, 10 und 21 gemeinsam als Mindestdruck-Förderventil
für den durch die Schließfeder 26 bestimmten Mindestdruck, das Hauptverschlußstück
3 mit dem Zusatzverschlußstück 21 als Rückschlagventil und das Ventil im
ganzen als Druckhalteventil wirkt. Das wird im folgenden
durch
eine Beschreibung der Arbeitsweise des Ventils ausführlicher erläutert.
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Wenn man von der Annahme ausgeht, daß ein Verdichter stillsteht und
in den Leitungen zum Zuflußanschluß 29 und zum Abflußanschluß 16 normaler
Luftdruck herrscht, dann befinden sich die verschiedenen Teile des Ventils in der
in der Figur dargestellten Position. Wenn der Abflußanschluß mit einem Druckluftverbraucher
verbunden wird, beispielsweise eine Anzahl von Druckluftgeräten oder an ein Versorgungsnetz
für Druckluft für derartige Werkzeuge, und der Verdichter angelassen wird, so entsteht
zunächst im Zuflußanschluß 29 ein Überdruck. Bei einem sehr niedrigen überdruck
im Zuflußanschluß gegenüber dem Druck im Abflußanschluß 16 öffnet das Zusatzverschlußstück
21 den Durchlaß 19, so daß Druckluft in die Steuerkammer 20 strömt und durch
die Bohrung 27 in die Hilfsventilkammer 15 eintritt. Wenn ein zwischenzeitlicher
Mindest-Luftdruck im Zuflußanschluß 29 und der Kammer 15 entstanden
ist, beispielsweise von 4 kg/cm2 über Normaldruck, werden das Hilfsverschlußstück
10 und das Hauptverschlußstück 3 vom Sitz 2 abgehoben, so daß die
Luft durch die öffnung 31 zum Abflußanschluß 16 zu strömen beginnt.
Wenn die Kapazität des Verdichters ausreichend ist, steigt der Druck im Zuflußanschluß
29 an und schiebt, indem er auf die Fläche des Hilfsverschlußstückes
11
einwirkt, das Hilfsventilverschlußstück 10 in der Figur nach oben,
welches bei einem vorher festgelegten Wert, beispielsweise bei 5 kg/CM2 über
Normaldruck, vollständig geöffnet ist und den O-Ring 17 gegen die Schulter
18 geschoben hat, so daß jeder Luftverlust über die Bohrung 12 ins Freie
verhindert wird. Gleichzeitig hat sich das Hauptverschlußstück 3
entgegen
dem Druck der sehr weichen Feder 28 in öffnungsposition bewegt. Nunmehr wird
Druckluft ohne wahrnehmbare Drosselung durch den ringförmigen Raum 31 vom
Zuflußanschluß 29 zum Abflußanschluß 16 geleitet, da der Druckabfall
nur gleich dem sehr geringen Druck ist, der erforderlich ist, um die Wirkung der
weichen Feder 28 auf das Hauptverschlußstück 3 zu überwinden.
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Solange die Luft mit normalem Arbeitsdruck, beispielsweise
7 atü, strömt, wird das Ventil in voll geöffneter Position gehalten. Wenn
der Luftverbrauch unterbrochen wird und der Luftstrom durch das Ventil aufhört,
wird das Hauptverschlußstück 3 sofort durch die weiche Feder 28 geschlossen,
und gleichzeitig bewegt sich das Zusatzverschlußstück 21 in die Schließposition
zusammen mit dem Hauptverschlußstück 3. Das Hilfsverschlußstück
10 indessen bleibt so lange geöffnet, wie im Abflußanschluß 16 ein
Druck über dem Mindest-Zwischendruck, beispielsweise 4 kg7cm2, herrscht. In dem
Augenblick, in dem der Luftverbrauch unterbrochen wird, stoppt der Verdichter, oder
er läuft leer. Das Hauptverschlußstück 3 und das Zusatzverschlußstück 211
verhindern dann ein Ausströmen der Luft vom Abflußanschluß 16 zum Zuflußanschluß
29 und infolgedessen kann kein Rückstrom von Luft durch den Ölseparator des
Verdichters, die Kompressionskammer und die Einlaßluftfilter stattfinden, was von
besonderer Bedeutung ist, wenn zwei oder mehrere Verdichter an die gleiche Förderleitung
angeschlossen sind und es sich als wünschenswert erweist, einen Verdichter abzuschalten,
während der andere weiterläuft. Wenn der Druck im Abflußanschluß 16 unter
den vorbestimmten Mindestwert absinkt, beispielsweise 4 atü, wird das Hilfsverschlußstück
10 in die Position verschoben, in der es auf dem Hauptverschlußstück
3
aufsitzt.
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Die vorstehende Beschreibung läßt klar erkennen, daß das geschilderte
Ventil übermäßige Luftgeschwindigkeiten in den Verdichter filtert, den ölseparatoren
und anderen Teilen eines Motorverdichters verhirtdert, wenn der Druck in der Förderleitung
unter einen vorbestimmten Mindestdruck reduziert wird. Mit diesem Ventil ist es
ebenso unmöglich, Preßluft von dem Verdichter zu verbrauchen, bevor der Druck in
der Auslaßleitung den zwischenzeitlichen Mindestdruck, beispielsweise 4 atü, erreicht
hat. Solange zwischen dem Zuflußanschluß 29 und dem Abflußanschluß
16 ein Druckabfall besteht und der Druck im Zuflußanschluß unter dem Mindestdruck
liegt, wird ein Luftstrom durch die Drosselbohrung 14 aufrechterhalten, der dazu
dient, ein Festfrieren der Ventilanordnung zu verhindern.