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Schnellschlußventil mit selbsttätiger Steuerung Die Erfindung geht
von Schnellschlußventilen aus, bei denen zum Antrieb des Verschlußteils ein zweiteiliger
Kolben dient. Dieser zweiteilige Kolben besteht aus einem mit dem Verschlußteil
über eine Stange verbundenen, vorzugsweise tellerförmigen Antriebskolben und einem
in einem Zylinder beweglichen Sperrkolben, der durch äußere Beaufschlagung unter
Spannung von zwischen den beiden Kolben angeordneten Ausschaltfedem zum Anliegen
an dem tellerförmigen Antriebskolben gebracht werden kann, wodurch eine Abflußmöglichkeit
für das den tellerförinigen Kolben beaufschlagende Steueröl beseitigt wird. Soll
ein derartiges Schnellschlußventil - wenn es in der Schließstellung ist
- geöffnet werden, so wird zunächst durch eine handbetätigte Steuervorrichtung
unter Betätigung eines zusätzlichen Schiebers in den Zylinder des Antriebs oberhalb
des Sperrkolbens Drucköl eingeführt, durch das dieser Kolben gegen den mit dem Verschlußteil
verbundenen, in der Ausgangsstellung befindlichen Antriebskolben angepreßt wird.
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Sobald nun z. B. durch Einlegen der Schnellschlußvorrichtung der Anlage
ein bestimmter öldruck unter dem Antriebskolben vorhanden ist, kann durch Betätigung
der Steuervorrichtung die Druckölzufuhr zu dem Zylinderraum oberhalb des Sperrkolbens
unterbunden und ein Ablauf für das den Sperrkolben beaufschlagende Druckmittel freigegeben
werden, so daß nunmehr beide Kolben zusammenbewegt und das Verschlußstück durch
den Antriebskolben in die öffnungsstellung geführt wird. Wird der Druck unter dem
Antriebskolben, z. B. bei Ansprechen des Schnellschlusses, herabgesetzt, so wird
der Antriebskolben nunmehr durch die Ausschaltfedern schnellstens umgesteuert,
d. h. in die Schließstellung bewegt.
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Wenn auch diese bekannte Einrichtung zuverläsÜlg eine Fernsteuerung
des Schnellschlußventils ermöglicht, so ist sie doch umständlich, da für das öffnen
des Schnellschlußventils die Betätigung einer besonderen Steuervorrichtung erforderlich
ist, um das Öffnen durch Umsteuern des Sperrkolbens vorzubereiten und den Antriebskolben
zur Wirkung zu bringen.
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Die Erfindung befaßt sich mit einer Verbesserung und Vereinfachung
der bekannten Schnellschlußventile und bezweckt, im besonderen eine solche Fernsteuerung
des Schnellschlußventils zu ermöglichen, daß allein durch Einschalten eines
Ölkreises durch ein ferngesteuertes Ventil - das öffnen des Schnellschlußventils
erfolgt.
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Gemäß der Erfindung wird eine solche vereinfachte Ventilsteuerung
dadurch erzielt, daß dem Schnellschlußventil ein selbsttätig wirksam werdender Steuerschieber
zugeordnet ist und dieser abhängig von der Bewegung des Antriebskolbens so betätigt
wird, daß der Sperrkolben zwangläufig beim Öffnen des Schnellschlußventils unter
Spannung der Ausschaltfeder mit dem den Verschlußkörper steuernden Schaltkolbenteil
dicht zusammengeführt in die öffnungsbereitschaft gebracht wird.
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Infolge dieser Ausbildung können beim öffnen des erfindungsgemäßen
Ventils jegliche zusätzlichen Steuervorgänge entfallen und allein durch z.B. elektromagnetische
Betätigung eines die Druckmittelzufuhr zu dem Raum unterhalb des Schaltkolbenteils
steuernden Ventils sämtliche Umsteuerungen (Öffnen und Schließen des Schnellschlußventils)
willkürlich herbeigeführt werden. Der Erfindungsgedanke läßt sich am vorteilhaftesten
in der Weise verwirklichen, daß der Steuerschieber zentrisch in der einen stirnseitigen
Wand des Antriebszylinders angeordnet ist und von einer Verlängerung der Stange
des Antriebskolbens angetrieben werden kann. Steuerschieber, die von einem Antriebskolben
aus betätigt werden, um einen Steuerangriff am Antrieb auszulösen, sind in anderem
Zusammenhang an sich bekannt.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand eines in der Zeichnung
im Schnitt dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert werden, das ein Schnellschlußventil
für die Brennstoffzufuhr einer Gasturbinenanlage darstellt.
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F i g. 1 zeigt das ganze Ventil; F i g. 2 vergrößert
den Schieber für die Sperrkolbensteuerung.
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1, ist das Ventilgehäuse, 2, 2a, 2b der Verschlußteil
des Doppelsitzventils mit den Sitzen 3 a, 3 b und
den
Durchtrittsquerschnitten 4a' 4 b, 5 und 6 bedeuten Leitungen,
die in dem durch den Pfeil 7
angedeuteten Sinn durchströmt werden. Auf das
Ventilgehäuse 1 ist über das Zwischenstück 9 der Ventilantrieb
10 aufgesetzt.
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Der Antrieb besteht aus einem Zylinder 11 und dem zweiteiligen
Kolben 12. Der untere mit dem Verschlußteil 2 über die Stange 13 verbundene
Antriebskolben 12a ist tellerförmig. Der Sperrkolben 12b ist zylindrisch
und gleitet frei beweglich in der Bohrung des Zylinders 11 und ist mit der
Stange 13
nicht verbunden. Zwischen der stirnseitigen Abschlußwand 12 bi des
Sperrkolbens 12 b und dem Antriebskolben 12 a ist eine Ausschaltfeder
14 eingeschaltet, die im Sinne einer Trennung der Kolben 12a und
12b wirkt. Diese Feder 14 legt sich einerseits an die Stirnwand12b, des Sperrkolbens12b
' andererseits an einen Federteller 15 an, der an den Bund
16 der Spindel 13 schlägt. Dieser Bund ist ein Rohr, das durch Paßstifte
16a mit der Stangenverlängerung 13a verbunden ist. Der tellerförmige Antriebskolben
12a liegt in dem Zylinderraum 18
des Antriebszylinders 11. Wird er
durch Druckmittelzufuhr nach oben bewegt, so legt er sich an den Dichtsitz
19. Dem Zylinderraum 18 kann über die Leitung 20 ein Druckmittel,
z. B. aus dem Schnellschlußkreis 21, zugeführt werden. 22 bedeutet ein Magnetsteuerventil,
das beim Schalten seines Erregerstromkreises umgesteuert wird, so daß die DruckmitteIzufuhr
über die Leitungen20, 21 freigegeben oder unterbunden und entsprechend die Ablaufleitung23a
geschlossen bzw. geöffnet wird. Der Sperrkelben ist in seinen zylindrischen Flächen
mit Ablaufschlitzen oder ähnlichen Öffnungen23 versehen, welche ermöglichen, über
einen Ablaufraum 24 und die Ableitung 25 Druckmittel aus dem Innern des Sperrkolbens
12b abzuführen. Der Sperrkolben 12 b hat auf seiner unteren offenen
Seite eine Dichtfläche 27. Liegt diese Dichtfläche 27 an dem Antriebskolben
12a, so ist ein dichter Abschluß zwischen den beiden Kolben vorhanden. Dieser ermöglicht
es, durch Beaufschlagung des Antriebskolbens 12a durch Druckmittel in dem Zylinderraum
18 über die Stange den Verschlußteil 2 aus der Schließstellung in die öffnungsstellung
zu bringen.
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Oberhalb des Sperrkolbens 12 b befindet sich der erfindungsgemäß
selbsttätig gesteuerte Steuerschieber 30. Er gleitet in der Büchse
31, die in der Bohrung 32 der Zylinderwand 29 sitzt. Die Büchse
31 ist mit den oberen Steuerkanten 34 für die Druckmittelzufuhr zu dem Zylinderraum
35 versehen. 36 bedeutet eine Druckmittelzuleitung, der über eine
äußere Leitung 37 mit Rohrverschraubung 38 ein Druckmittel zugeführt:
werden kann. Die Steuerkanten 34 arbeiten mit Steuerkanten 40 (s. F i
g. 2) im Steuerschieber zusammen. Sobald sich diese Steuerkanten 34,
40 gegenüberliegen, wird über die Leitungen 37, 36 und den Kanal 40
a des Steuerschiebers dem Zylinderraum 35 Drucköl zugeführt. In der
Büdm 31 sind sodann weitere Steuerkanten 41 vorhanden, die mit Steuerkanten
42 des Schiebers 30 zusammenarbeiten, so daß eine Abführung des Druckmittels
aus dem Raum 35 bei Aufwärtsbewegung der Kolbenteile 12a, 12b ermöglicht
wird. Der Stangenteil 13a, der die obere Stimwand 12bi des Kolbens 12b durchdringt,
ist so weit verlängert, daß beim Amheben der Spindel bei Beaufschlagung des Antriebskolbens
12a der Steuerschieber 30 umgesteuert, d. h. angehoben wird. Auf den
Steuerschieber wirkt von oben die Feder 44 ein, die in dem Federgehäuse 46 liegt
und über den Federteller 47 und den Stützbolzen 48 die Federkraft überträgt. Erwähnt
sei noch, daß in dem Zylinder die Ableitbohrungen 49 und 50 vorhanden sind,
die von den Steuerkanten 41, 42 das Abfließen des Druckmittels aus dem Raum
35 in die Druckmittelableitung 25 ermöglichen. Wirkungsweise: Es sei
angenommen, daß sich das Ventil in der öffnungsstellung befindet. In diesem Fall
muß das Magnetsteuerventil 22 geöffnet sein, damit von der Schnellschlußvorrichtung
über die Leitung21, Ventil 22, Leitung 20 in den Zylinderraum 18 Drucköl,
z. B. über eine Drossel in begrenzter Menge, zugeführt wird. Das Drucköl übt auf
den Antriebskolben 12a eine Kraft aus und preßt die Dichtflächen des Kolbens 12a
gegen den Dichtsitz 19 des Zylindergehäuses. Der Kolben 12b befindet
sich dann in der oberen Grenzlage. Seine obere Stimwand 12bi legt sich gegen das
Zylindergehäuse. Die Ausschaltfeder 14 ist gespannt. Wird nun entweder durch Ansprechen
der Schnellschlußvorrichtung, die auf den Ölkreis der Leitung 21 einwirkt, oder
durch Umsteuerung des Magnetventils 22 die Druckölzufuhr zu dem Zylinderraum
18 unterbrochen und der ölrücklauf über die Leitung 23 a (und zwar
jetzt ungedrosselt) freigegeben, so verschwindet die auf den Antriebskolben 12a
ausgeübte Kraft. Die Feder 14 bewegt über den Federteller 15, Bund
16 und die Stange 13 den Verschlußteil 2 in die Schließstellung. Ein
schnelles Ausschalten wird dadurch erleichtert, daß das Drucköl den tellerförmigen
Antriebskolben 12a nach dem Abheben von dem Dichtsitz 19 umströmt und nicht
über Leitungen aus den Räumen 18 und 12 gepreßt werden muß. Infolgedessen
schließt das Ventil mit hoher Geschwindigkeit. Nunmehr drückt die Feder 44 über
den Federteller 47 und den Druckkörper 48 den Steuerschieber 30 nach unten,
da der Stangenteil 13a beim Schließen des Ventils sich nach unten bewegt und den
Steuerschieber 30 freigegeben hat. Durch die überdeckung der Steuerkanten
34 und 40 strömt nunmehr durch die Leitung 37, 38, 36 zugeführtes Drucköl
über den Kanal 40 a in den Raum 35. Dort baut sich nun ein solcher
Druck auf, daß der Steuerkolben 12 b nach unten gedrückt wird. Hierbei wird
zunächst die Feder 14 gespannt. Am Ende des Kolbenhabes legt sich die Dichtfläche
27 des Kolbens 12 b gegen den Antriebskolben 12a. Das Ventil ist wieder
öffnungsbereit. Wird nun nach dem Wiedereinlegen der Schnellschlußvorrichtung bzw.
dem erneuten Öffnen des Ventils 22 die Druckölzufahr über die Leitungen 21, 22 und
20 zum Raum 18 wieder freigegeben, so wird auf den Kolben 12 a eine
etwas größere Kraft ausgeübt als aus dem Raum 35 auf den Kolben 12
b.
Die vereinigten Kolben 12a, 12 b, die dicht aneinander anliegen,
werden nun durch die von dem öldruck im Raum 18 ausgeübte Kraft nach oben
verschoben. Das Öl über dem Sperrkolben 12b wird über den zurückweichenden
Steuerschieber 30, der vereint mit der Feder 44 als Druckhalteorgan arbeitet,
über die Steuerkanten 41, 42 in die Rücklaufleitungen 41, 50 und den Ablauf
über die Leitung 25 gedrängt. Die Feder 44 ist so bemessen, daß die von dem öldruck
im Raum 35 ausgeübte Kraft kleiner als die Kraft des Öldruckes im Raum
18 ist. Jedoch muß die von dem öIdruck im Raum 35 ausgeübte
Kraft
stets so groß sein, daß die Kolben 12 a und 12 b-
unter Abdichtung
zusammengehalten bleiben. Bei der Hubbewegung des Steuerschiebers 30 wird
der Druckölzufluß über die Steuerkanten 34, 40 und die Leitungen 36, 38, 37
wieder abgesperrt, d. h., läßt der Steuerschieber 30 Drucköl aus dem
Raum 35
entweichen, dann wird der Zulauf über 34 und 40 geschlossen.
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Hat der Antriebskolben 12 a seinen Dichtsitz 19
erreicht, wobei
er durch den Druck im Raum 18
gehalten wird, so verschwindet der Druck in
dem Raum 35. Die Feder 14 löst den Sperrkolben 12 b
vom Antriebskolben
12a und führt ihn in die Endlage. Der Steuerschieber 30 wird durch die Stangenverlängerung
13 a in seiner oberen Lage gehalten, in der der ölzufluß über die
Kanäle 37, 38, 36 verschlossen bleibt.
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Vorteilhafterweise wird dem Ventil noch eine Anzeigevorrichtung zugeordnet,
um die Ventilstellungen durch Fernübertragung in der Warte der Kraftanlage anzuzeigen.
Zu diesem Zweck kann der Stange ein Anschlag zugeordnet werden, der über ein mechanisches
Getriebe einen Tastschalter betätigt. Dieser Tastschalter kann auch für beliebige
Verriegelungszwecke Anwendung finden, z. B. zur Verriegelung der Einschaltkreise
einer elektrisch gesteuerten Schnellschlußvorrichtung.
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In Einzelheiten kann die beschriebene Anordnung selbstverständlich
abgeändert werden. Beispielsweise ist es möglich, dem Raum 18 das Drucköl
über eine Drosselvorrichtung unter Vermeidung des Ventils 22 zuzuführen. In diesem
Falle ist dem Druckraum 18
eine Abflußleitung zugeordnet, die durch ein Magnetventil
geschlossen oder geöffnet wird. Wird die Abflußleitung geschlossen, so bildet sich
in dem Druckraum 18 ein das allmähliche öffnen des Schnellschlußventils bewirkender
Druck aus. Ist dagegen dieses Ventil geöffnet, so schließt das Schnellschlußventil.