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Umsteuerventil
| (,s ist (-iii _11>slicrr@entil für Luft, Wasser, |
| I)ainpf c;:aer ciii anderes Medium vorgeschlagen |
| ril°ii. das fo>h;;@nd:@ Merkmale aufweist: Eine |
| :@l:istisclie Sclieil>c ist an ilrrein :itißeren Umfang |
| ftst finit c1cin \'eiitilgeli;iu,se @erl>ttn:den. In der |
| Mitte c1@r @cheil>@ ist ein Loch vorgesehen. (las mit |
| der iiiii.ren I)ui-clitritt,siifftiun" Klos Ventils
iiher- |
| cittstiinint. Wend das Ventil geschlossen ist, ruht |
| das I:nuh ein@,s Ki>11>@n,s, ckr ehren Qtwas größerei |
| l )urrhntc^xse r als da:. Loch in der JScheibc hat. auf |
| dein Lochrand der Scheibe. 1>as Medittm. z.13. |
| I'rtl.iltift, tritt in solcher Richtung in <las Ventil |
| eiti, daß (hü elastische #Scheihe gegen den Ko11 reti |
| gc,lriicl<t wird. I)er ()li@erHÜcltttlrereich der elasti- |
| schen @cheilre, :tuf t\rMien der Druck ausgeübt |
| @@ ird., ist gröLier ats (IieAl>stiitzfl:iclie der elastischen |
| @clieil:e atif dem Kolben, und daher ist auch der |
spezifische Druck zwischen der Scheibe und dient Kolben höher als edier spezifische
Druck dies Mediums, so daß eine :sichere Abdichtung erhalten nd:.
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Die vorliegetvde l--rfin(lung bezieht sich auf Umsteuerventile, bei
denen -die auf der Niederdrucks2ite liegende Gehäusekammer zwei Abflußöffnungen
hat, von dienen die eine den Ventilstößel in Form eines Ringkanals umgibt.
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"Zweck der Erfindung isst, ein Umsteuerventil der genannten Art zu
schaffen, hei dem dlie sichere Ab-
dichtung mit Hilfe von zwei c.laistischen
Sch iei:l)e:n gemäß klein oben dargelegten Prinzip erhalten wird.
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Gemäß der Erfindung ist ein solches Urnsteuerventiil (k-rart aulsge,l)il:dlet,
diaß derVentilstößel eines in der Zuflußgeli:iuseka.mincr gleitenden Ventilkolbens
durch die zentraleÖtfituttg einer Membran,
die in der Abflußgehäusekammer
die zweiteAbflußöffnung beherrscht, mit radialem Spiel hindurchgeht und mit einer
radialen Erweiterung versehen ist, durch welche die Membranöffnung bei der axialen
Stößelbewegung wechselweise entweder für den Durchgang zur zweiten Abflußöffnung
freigegeben oder vor Herstellung der Strömungsverbindung zwischen den beiden Geb@äusekammern
abgedeckt wird.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Fi;g. i ist ein senkrechter Schnitt durch, ein Umsteuervent@ilgemäß
der Erfindung; Fig. 2 ist ein Schnitt durch ,das obere Endre einer abgeänderten
Ausführungsform; Fi,g.3 ist eine teilweise geschnittene Seitie,nansicht eines Vierwegesteuerventils
gemäß der Erfindung.
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Das in Fig. i wiedergegebeme Dreiwegeisteuerventil weist einen unteren
Gehäuseteil 2 und einen oberen Gehäuseteil 12 auf; die beiden Gehäuseteile sind
mittels nicht- dargestellter, in den vier Ecken des Flansches i angebrachter Schrauben
aufeinander befestigt. Der untere Gehäuseteile besitzt seitlich zwei Gewindestutzen
zum Anschluß von Ein- und Auslaßleitungen für das Medium und in seiner Mitte eine
zylindrische #Kammer 3, die Zuflußkammer, in der ein Kolben q gleitet. Auf dem Kopien
4 ist mittels eines Zwischenstücks 5 eine untere elastische Sclueiibe 6 befestigt.
Eine Felder 7 wirkt auf den Kolben, :l und drückt daher die elastische Scheibe 6
gegen ihren Sitz B. Eine Schraubkappe g verschließt das untere Ende der Kammer 3,
;die oben durch einen Rahmen abgeschlossen ist. In diesen Rahmen sind Löcher io
gebohrt, die einen Durchgang von der Kammer 3 zu einer Kammer i i, der Abflußkammer,
schaffen., upd in der Mitte besitzt der Rahmen ein Führungsloch zur Aufnahme einer
zylindrischen Verlängerung am oberen Ende des kolbenartigen Zwischenstücks 5.
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Der obere Gehäuseteil 12 trägt eine Gabel 13, 111
der ein Exzenter
14 schwenkbar gelagert ist, der durch einen Hebel 15 gesteuert wird. Dieser Exzenter
drückt, wenn er gedreht wird, den Stempel 16 abwärts, der als Ventilstößel dient
und am oberen Ende im einerBohrung geführt wind, die im Bodenteil der Gabel 13 vorgesehen
ist, und am unteren Ende in einer Bohrung, die @in der zylind#rischen Verlängerung
das Zwischenstücks 5 vorgesehen ist. Im oberen Gehäuseteil befinden sich zwei Stützringe
17 und' 18 sowie eine obere elastische Scheibe i g, die in ihrer Lage von einem
eingeschraubten Ring 20 gehalten wird, und eine Druckscheibe 2 1. Diese Druckscheibe
21 ist mit vier Löchern 22 für den Auslaß des Mediums und in der Mitte mit einem
Nippel 23 versehen, der auf die den unteren Teil des Stempels 16 bildende zylindrische
Ver-I:ingerung aufgepaßt ist. Eine Feder 2:1 preßt die Druckscheibe 21 gegen die
elastische Scheibe i9 und gleichzeitig das l;nide des Nippels 23 gegen die als Schließkolben
wirkende radiale Erweiterung 25 des Stempels 16. Die Arbeitsweise des Steuervent,il:s
ist folgende: Wenn der Ei.nlaß von z. B. Preßluft aus A in das Ventil geschlossen
ist und die Abflußkammier i i mit dem Auslaßweg in Versbindung steht (Stellung von
Fig. i), dann isst der Stempel 16 gehoben. Er ruht dann nicht auf der elastischen
Schieibe- i9, die in ihrer Lage durch die von der Feder 24 aufwärts gedrückte Scheibe
21 gehalten wird. Die von B kommende Luft geht durch die Löcher 22 und zwischen
der elastischen Scheibe t9 und dem Stempel 16 hindurch und entweicht dann aus dien
Löchern 26. Zur gleichen Zeit drückt die Feder 7 die untere elastische Scheibe 6
auf den Sitiz 8 und sperrt die aus A kommende Preßluft ab.
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Wenn der Hebel 15 aus der in Fig. i gezeigten Lage nach rechts verschwenkt
wird, senikt der Exzenter 14 allmählich den Stempel 16, der nacheinander die folgenden
Arbeitsgänge vollführt: Er wirkt mit dem Schließkolben 25 gegen die elastische Sc'heilbe
i,9 und drückt zu gleicher Zeit die zylindrische Verlängerung 23 und damit die Druckscheilbe21
inBerührung mit der zylindrischen Verlängieru-n:g,des Zwischenstücks 5.
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Er vergrößert den Druck auf die elastische Scheibe ig und verringert
den Druck der elastischien Scheibe 6 auf ihren Sitz, bis der Bund 27 rin Berührung
mit dem inneren Stützring 17 giebracht ist.
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Er verformt den Mittelteil der elastischden Ab-
sperrscheibe
i9, drückt idie beiden Stützringe 17, 18 herunter und entfernt die untere elastische
Scheibe 6 von ihrem Sitz.
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Diese Bewegungen führen dazu, d aß der Auslaß der Luft aus -der mit
B verbundenen Kammer geschlossen und der Durchgang Bier Preßluft aus A zu der mit
B verbundenen Kammer geöffnet wind. Es eist wichtig, zu bemerken, daß das Schließen
des Auslasses erfolgt, bevor der Einlaß der Preßluft geöffniet wird, um so Verluste
zu vermeiden.
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Wenn ,der Hebel nach ider anderen Seite zurückgeschwenkt wird, werden
@diesseelben Bewegungen; wie vorstehendbeschrieben, jedoch in umgekehrter Reihenfolge,
bewirkt. Infolgedessen wird zunächst der Einlaß -der Preßl@uft aus A zu der
mit B verbundenen Kammeer geschlossen und dann derDurchgang von der Kammer
zu dem Auslaß geöffnet.
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Das vorstehend beschriebene Steuerventil weilst gegenüber anderen
ähnlichen Steuerventilen folgende Vorteile auf (es ist dabei angenonmnen, daß das
Medium Preß,luft ist) : a) eine vollkommen dichte Absperrung auf Grund des Umstandes,
daß die beiden elastischen Scheiben selbsttätig gegen ihre entsprechenden Sitze
durch einen spezifischen Druck gepreßt werden, der höher als der spezifische Druck
der Preßluft selbst ist; b) eine hohe Lebensdauer der elastischen Absl>errscheiiben,
da der Druck, mit dem sie gegen ihre entsprechendien Sitze gepreßt werden, nur durch
die Preßluft ausgeübt wird und proportional zu deren Druck ist; c) zwischen denn
Einlaß der Preßluft und dem Auslaß lins Freie besteht niemals eine offene Verbindung;
d) die Stopfbuchse auf dem Ventilstößel kommt in Fortfall und wird durch die elastische
Verformung
der oberen Scheibe ig ersetzt, was zur Folge hat, daß
keine Leckverluste entstehen und die sonst notwendige Instandhaltung in Fortfall
kommt.
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Die wichtigsten baulichen 'Merkmale des Steuerventils sind folgende:
A. Die Befestigung der elastischen Scheiben am Gehäuse bzw. Ventilkolben. Wie aus
Fig. i ersichtlich, wird die elastische Scheibe ig in ihrer Lage am Ventilgehäuse
daidurch gehalten, da.ß sie zwischen die am Ventilgehäuse vorgesehene Rippe 28 und
die auf dem Schraubring 2o vorgesehene schmale runde Kante eingeklemmt wird. Die
Anordnung ist derart, daß der Druck auf die elastische Scheibe i g von denselben
Seite her ausgeübt wird, auf welcher der Sch@rawbring 20 liegt, und daher wird zwilschen
der elastischen Scheibe und dein Veritil@gehäuse eine Ablichtung nach dem gleichen
Prinzip gewährleistet, nach dem die Abdichtung zwischen -der elastischen Scheibe
und dem Stempel erhalten wird. Überdies suchen die Rippe 28 am Ventilgehäuse und
die runde Kante am Schrauibring 20, wenn dieser dicht anliegt, in die elastische
Scheibe ig einzudringen, und obgleich sie längs ihrer entsprechenden Berührungsainien
einen sehr hohen Druck ausüben, verursachen sie doch keinerlei Verformung der Scheibe
in dien zentralen Locli, da das Volumen an elastischem Stoff, das sie zu verdrängen
suchen, sehr klein isst. Die elastische Scheibe 6 ist an dem Kolben 4 und dein Zwischeiustück
5 in ähnlicher Weise befestigst, und es trifft daher hier das gleiche zu, was vorstehend
in bezug auf die Scheibe ig gesagt eist, finit denn alleinigen Unterschied, daß
die Scheibe 6 in ihrer 1 aage durch ihren mittleren Teil gehalsten wird und auf
ihrem Sitz mit dem äußeren Umfangsteil aufruht.
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B. Wenn die den Auslaß verschließende elastische Scheibe ig wirksam
wird, bleibt sie in Anlage an den beidlen Stützringen. i" und 18, die dem Stempel
16 bei seinen Bewegungen nachfolgen. Wie. aus Fig. i ersichtlich, muß die elastische
Scheibe ig, welche das Schließen des Auslasses bewirkt, denn Schließkolben folgen,
der ihren mittleren Teil nach unten drückt, wenn er sich nach <lein Schliießen
dies Auslasses weiterbewegt, um den Einlaß für die Preßl@uft durch Senken des Zwischeivstücks
5 zu öffnen. Derjenige Teil ider Scheibe ig, der zwischen dem Befestigungsritig
2o und ihrem auf dem Sitz des Schließkolbens 25 ruhen,ckn Mittelteil liegt, nimmt
währenid dieses @orgaiigs die Gestalt eines Kegelstumpfes an, auf welchen der Druck
der in das Ventil eintretenden Preßluft einwirkt. Um zu verhindern, daß dieser Teil
der Scheibe unter der Druckeinwirkung eine unerwünschte Deformation erleidet, sind
die beiden Stützringe 17 und 18 vorgesehen. Wenn der Stempel 16 in die Lage gehoben
ist, in der er den Auslaß geöffnet läßt, dann liegen die beiden Stützringe mit ihren
Unterkannen in der Höhe,der Fläche, auf welcher die elastische Scheibe ig ruht.
Wird ,der Stempel gesenkt, dann kommt der Schließkolben. zur Auflage auf dlern Rand
des mittleren Loches der Scheibe i9 und erschließt damit den Ausla.ß. Beim Fortsetzen
seiner Hubbewegung verursachet er eine Verformung der elastischen Scheibe, und gleichzeitig
drückt er zunächst den einen unkt dann den anderen der beiden Stützringe abwärts,
die auf diese Weise eine der Verformung der Scheibe i9 entsprechende Abstützfläc:he
für die Scheibe schaffen.
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C. Die dem. Auslaß verschließende Scheibe i9 wird in ihre neutrale
Lage durch eine unter der Wirkung einer Feder 24 .stehende Druckscheibe 21 zurückgeführt.
Während des Sinkens des Stempels 16 erfährt die Scheibe i9 eine ebeträchtliche Verformung.
Wenn, sich der Stempel zum öffnen dies Ausliasses hebt, soll die elastische Scheibe
in den flachen Zustand zurückkehren, um bereit zu sein, den Auslaß wieder zu &chließen,
sobald der Stempel gesenkt wird. Die Rückführung in den flachen Zustand wird. durch
die Druckscheibe 21 bewirkt, welche die elastische Scheibe ig verläßt, .sobald der
Stempel seinen Abwärtshub beginnt, und welche sich wieder gegen die elastische Scheibe
legt, wenn sieh der Stempel unter der Wirkung der Feder 24 'hebt.
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Fig. i zeigt ein Steuerventil, bei dem das Senken des Stempels 16
mittels eines Exzenrters 14 hier= 'eigeführt wird, der durch,den Steuerhebel 15
um i8o° verschwenkt wenden kann. In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, Idas
Ventil mittels eines Hebels zu steuern, welcher sich um einen Winkel bewegt, der
kleiner als iSo° ist. Fieg.2 zeigt den oberen Teil eines Steuerventils, das durch
Verschwenken des Steuerhebels um einen kleinen Winkel betätigt werden. kann. Die
Arbeitsweise eines. solchen Steuerventils ist folgende: Der obere Gehäuseteil des
Steuerventils endet in einer Gabel 29, in welcher ein Steuarhebel 30 schwenkbar
gelagert ist. Am unteren Endre dieses Steuerhebels ist das Ende eines zweiten Hebels
31 angeleenkt, dessen anderes Ende mit dem Stempel schwenkbar verbunden isst, so
daß auf diese Weise ein Kniegelenk gebildet wird.. Wenn. sich der Hebel 3,1 in senkrechter
Lage befindet, d. h. in, der Verlängerung der Ventilachse liegt, dann isst der Stempel
gesenkt, und er wird in dieser Lage dadurch gehalten, daß die drei Schwenkachsen
in einer Linie liegen. Wenn der Hebel 30 um einen gewissen Winkel verschwenkt
wird, wird auch der Hebel 31 um einen dem Schwenkwinkel des ersten Hebels proportionalen
Winkel verschwenkt, so dlaß sich die beiden äußeren Schwenkachsen einander nähern
und den Stempel heben.
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Wenn zwei Dreiwaegesteuerventile der vorstehend beschriebenen Art
vereinigt werden und eine solche Einheit durch eine Vorrichtung vervollständigt
wird, -die abwechselnd den einen oder den anderen der beiden Stempel senkt, dann
wird ein Vierwegesteuerventil erhalten. Fig. 3 zeigt ein solches Ventil,- das in
folgeedler Weise arbeitet: Gerade über den Einlaß A, der beiden Ventilen
gemeinsam ist, befindet sich ein Teil 32., an dessen Ende ein quer liegender Kipphebel
33 schwenkbar gelagert ist. Die beiden Schrauben 34 und 35 an den bereden Enden
des Kipphebels 33 ruhen auf den oberen Enden der beiden, Stempel, wenn sich diese
in
ihrer liöcliisten Lage lrefincf@n. I)er Steuerh@e@lrel 37 ist um den im Teil 32
gelagerten Zapfen 36 sch"venkbar und trägt zwei Schwenkzapfen 38 wild 39, deren
jeder einen kleinen Hebel 4o bzw'. 41 hält, die mit ihren entgegengesetzten Enden
mit zwei Zapfen 42 bzw: 43 des Kipphebels 33 im Eingriff stehen. Wenn der Steuerhebel
37 nach links geschwenkt wird> dann drückt der Zapfen 39 den Hebel 41 nach
unten, wodurch die linke Seitv dies Kippliel)et.s 33 nach unten gud,rückt und der
Steingel des linken Venitils goy;nkt wird. Sobald der Steuterlie@lrel 37 seine Endlage
erreicht hat, liegen die drei Zapfen 39. -13, 36 in einer Linie, und daher eist
es dem Stempel nicht in<ygl,ich, sich zu heben, bis der Steuerhebel
37 wieder in seine neutrale Lage, d. h. senkrecht, eingestellt wird. Das
gleiche findet für idas recht", Ventil statt, wenn der Steuerliiave@l 37 nach recht;
geschwenkt wird.
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Die beschriebenen Ventil", können auch auf andere Weise als vorstehend
auseinandergesetzt gesteuert werden, um sie dien verschiedenen tech.-nischenAnforderungen
anzupassen. So kann z. B. der Stieiopel mittels einer Fußsteuervorrichtung, einfies
Elektromagnet-en, einer Membran, eines durch eine Nockensclieilre gesteuerten Hel>L
,s, eines sich aufschraubenden Handrades usw. gesenkt wenc'@ren, und, auch derartige
Ausführungsformen fallen in den Rahmen der Erfindung.