DE2537960A1

DE2537960A1 - Ventilkombination mit zwei ventilen und unabhaengigen antrieben fuer diese

Info

Publication number: DE2537960A1
Application number: DE19752537960
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Dipl Ing Grotloh
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1975-07-25
Filing date: 1975-08-26
Publication date: 1977-01-27
Also published as: NL7510789A; US4041979A; SE7608154L; BE844445A; NL159172B; GB1506085A; SE414220B; DE2537960B2; FR2319060A1; CH594156A5; FR2319060B1; JPS5537665B2; CA1045505A; IT1063684B; DE2537960C3; JPS5216017A

Description

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur / Schweiz

Ventilkonbination mit zwei Ventilen und unabhängigen Antrieben für diese

Die Erfindung betrifft eine Ventilkombination mit einem Verschlussteil mit einer Spindel, der mit einem Sitz ein erstes Ventil bildet, und einem zweiten Verschlussteil mit einer Spindel, der mit einer Durchlassöffnung im ersten Verschlussteil ein zum ersten Ventil parallel geschaltetes, unabhängig davon verstellbares zweites Ventil bildet, wobei die Spindeln konzentrisch zueinander verlaufen und die Spindel des ersten Ventils eine Führung für die Spindel des zweiten Ventils aufweist, und wobei weiterhin jedem Ventil ein eigener, unabhängiger Antrieb zugeordnet ist, wobei der Antrieb der Spindel des zweiten Ventils fest mit der Spindel des ersten Ventils verbunden ist, und -wobei weiterhin die Antriebe der beiden Spindeln als mit Kolben versehene, von einem Druckmedium betätigte Servomotoren ausgebildet sind.

Es ist eine solche Ventilkombination vorgeschlagen xrorden, die jedoch den Nachteil aufweist, dass deren Antrieb kompliziert und aufwendig und daher teuer ist. Die Kompliziertheit setzt auch die Funktionssicherheit herab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilkombination der

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eingangs definierten Art zu schaffen, deren Antrieb einfach und nicht aufwendig ist, eine hohe Funktionssicherheit und eine ninimale Anzahl von Steuerelementen aufweist. Geiaäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die den Verschlussstücken zugewandten Zylinderräume der beiden Servomotoren durch eine Bohrung miteinander verbunden und gemeinsam über ein erstes Steuerorgan mit einer Druckmittelzufuhr und über ein zweites Steuerorgan mit einem Ablauf verbindbar sind, dass die den Verschlussstücken abgewandten Zylinderräume der beiden Servomotoren über ein drittes Steuerorgan miteinander verbunden sind und dass ferner der mit Verschlussstück abgewandte Zylinderraum des ersten Servomotors über ein viertes Steuerorgan mit einer Druckmittelzufuhr und der dem Verschlussstück abgewandte Zylinderraum des zweiten Servomotors über ein fünftes Steuerorgan mit einem Ablauf verbunden ist.

Die Längsbohrung der Stange ist vorzugsweise mit jenem Zylinderraum des dem zweiten Ventil zugeordneten Servomotors verbunden, der dem Verschlussstück dieser Spindel abgewandt ist.

Die den Verschlussstücken zugewandten Zylinderräume der beiden Servomotoren können über eine Bohrung miteinander verbunden sein.

Als Druckmedium der beiden Arbeitszylinder dient vorzugsweise das vom Ventil zu beherrschende Medium.

Die Ventilkombination kann mit einem Anschluss zwecks alternativer Verbindung mit einer unabhängigen Quelle eines Druckmediums versehen sein.

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Das erste Ventil der Ventilkombination ist vorzugsweise als Schnellschlussventil, das zweite Ventil als Sicherheitsventil geschaltet.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch die erfindungsgemässe Ventilkombination;

Fig. 2,3 und 4 schematische Axialschnitte nach Fig. 1 zur Erklärung

der Wirkungsweise des Ventils.

Auf einem Ventilgehäuse 1 mit einem Zufuhr stutz en. 1' und einem Abfuhrstutzen I¹¹ ist mittels Schrauben 2 ein Einsatz 3 befestigt. Der Einsatz 3 bildet eine Spinde!führung 4 und weist einen ersten Zylinderraum 5 auf. Der Zylinderraum 5 ist durch einen Deckel 6 abgeschlossen, der ebenfalls mittels der Schrauben 2 auf dem Einsatz 3 befestigt ist. In der Spinde!führung 4 ist gleitbar eine erste Spindel 10 angeordnet, die einen Verschlussteil 11 trägt, der mit einem Sitz 7 des Ventilgehäuses 1 ein erstes Ventil I bildet. Die erste Spindel 10 ist weiterhin mit einem Kolben 13 versehen, der über Kolbenringe 14 dichtend im Zylinderraum 5 verschiebbar ist. Der Kolben 13 unterteilt den Zylinderraum 5 in einem dem Verschlussteil 11 zugewandten Zylinderraum 15 und in einen dem Verschlussteil 11 abgewandten Zylinderraum 16. Der Kolben 13 bildet mit der Spindel 10 und dem Einsatz 3 einen Servomotor, der das Ventil I betätigt. Die Spindel 10 bildet dabei die Kolbenstange des Servomotors.

Die erste Spindel 10 weist eine Ventilführung 8 auf für eine zweite

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Spindel 20. Die Spindel 20 trägt einen aufgeschraubten Verschlussteil 21, der mit einem Ventilsitz 9 im Verschlussteil 11 des Ventils I
ein zweites Ventil II bildet. Von der Rückseite her ist die erste
Spindel 10 mit einer zylindrischen Bohrung 22 versehen, in-\reIcher ein mit der zweiten Spindel 20 starr verbundener Kolben 23 gleiten kann. Der Kolben 23 bildet mit der Spindel 20 und der Spindel 10
einen Servomotor der zur Betätigung des Ventils II. Die Spindel 20 bildet dabei die Kolbenstange des Servomotors. Wird der Verschlussteil 21 relativ zum Verschlussteil 11 des Ventils I angehoben, d. h.
wird das Ventil II geöffnet, so gibt er im Verschlussteil 11 vorgesehene Kanäle 26 frei, so dass das Arbeitsmittel den Verschlussteil 11 durchströmen kann.

Der Kolben 23 ist mit einer Stange 30 versehen, die den Kolben 13
und den Dekcel 6 durchdringt und mit ihrem freien Ende in einen
zylindrischen Messraum 31 führt. In diesem Messraum 31 sind drei
Stellungsfühler 32, 33 und 34 angeordnet, die, abhängig von der
Stellung der Stange 30 unterschiedliche, elektrische Signale erzeugen. Die Stange 30 und der Messraum mit den drei Stellungsfühlern bilden somit zusammen einen Stellungsgeber für die Ventilkombination, worauf noch näher eingegangen werden wird. Die Stange 30 weist eine Längsbohrung 40 auf, die über V/andbohrungen 41 mit dem dem Verschlussteil 21 abgewandten Zylinderraum 42 in Verbindung steht; der Messraum 31 steht somit ständig mit dem Zylinderraum 42 in Verbindung.

In der Spindel 10 sind zvrei Kanäle 43 und 44 angebracht, die die beiden, dem Verschlussstück 11 zugewandten Zylinderräume 15 und 45 der beiden Servomotoren miteinander verbinden.

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Der Messraum 31 befindet sich in einem Kopfstück 50 der Ventilkombination. Mit diesen im Zusammenhang stehen zwei Seitenstücke 52 und

54, die seitlich am Einsatz 3 angeordnet sind. Vom Zufuhrstutzen I¹ des Ventilgehäuses 1 führen beidseitig des Ventils je eine Leitung

55, 55' zu in den Seitenstücken 52 und 54 angeordneten Rückschlagventilen 56 und 56'. Stronunterseitig sind diese Rückschlagventile je über einen Kanal der Seitenstücke 52 und 54 mit je einer Kanner zweier Magnetventile 57 bzw. 57' verbunden, welche Kammern ihrerseits über Kanäle 58 bzw. 58' mit dem dem Verschlussteil 11 abgewandten Zylinderraum 16, sowie mit ebenfalls in den Seitenstücken 52 und 54 angeordneten Magnetventilen 59 bzw. 59' verbunden sind. Die Magnetventile 59, 59' sind anderseits über je eine leitung 60 bzw. 60' an den Messraum 31 des Kopfstückes 50 angeschlossen. Der Messraum 31 ist, doppelt, über zwei in Serie geschaltete Magnetventile 61 und 6 2 bzw. 61', 62' mit einer Ableitung 65 verbunden. Ebenfalls mit einer Ableitung verbunden ist der dem Verschlussteil 11 zugewandte Zylinderraum 15 und zwar über ein Magnetventil 66, das eine Bohrung 67 mit einer Ableitung 68 verbindet. Am Seitenstück 54 ist ein stromunterseitiger Raum 56'' des Rückschlagventils 56' über ein Magnetventil 7 0 und eine Leitung 70' mit dem Zylinderraum 15 verbunden. Alternativ kann der stronunterseitige Raum 56 " über ein Rückschlagventil 71 und eine Leitung 72 mit einer Quelle eines Hilfs-Druckmediums, beispielsweise einer Stickstoff-Druckflasche, verbunden werden, zwecks vom Druck im Stutzen 1' unabhängiger Betätigung der Ventilkombination.

Die Rückschlagventile 56, 56' und 71 sind aus Sicherheitsgründen angebracht. Im Falle eines Bruches einer der Leitungen 55, 55' oder

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72 verhindern sie das Entweichen des Druckmediums aus den davon beaufschlagten Zylinderräumen der Servomotoren.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist durch Verdoppelung gewisser Elemente angedeutet, wie durch Redundanz die Betriebssicherheit der Ventilkombination erhöht werden kann. TJm die Darstellung nicht unübersichtlich werden zu lassen, ist diese? Redundanzforderung in der Zeichnung nicht konsequent Rechnung getragen worden, da es dem Fachmann bekannt ist, dass und wie die Sicherheit der Ventilkombination durch Anbringen zusätzlicher Organe in Parallel- oder Hintereinanderschaltung erhöht werden kann.

Die Funktionsweise der Ventilkombination wird nachfolgend an Hand der schematischen Figuren 2, 3 und 4 erklärt. In diesen Figuren sind die Redundanzelemente übersichtlichheitshalber weggelassen. Die Strömungsrichtung des von der Ventilkombination zu beherrschenden Arbeitsmediums verläuft umgekehrt als in Fig. 1.

Fig. 2 zeigt die Ventilkombination in voll offener Stellung: beide Ventile I und II sind voll geöffnet. Um die Ventilkombination in diese Stellung zu bringen werden zunächst die Magnetventile 57, 66 und 71 geschlossen, was durch einen Querstrich durch diese Ventile angedeutet ist. Daraufhin wird das Ventil 7 0 geöffnet, so dass die den Verschlussteilen 11 und 21 zugewandten Zylinderräume 15 und 45 mit dem Eintrittsstutzen I¹ verbunden sind. Zur gleichen Zeit wurden die Magnetventile 59 und 61 geöffnet, so dass die beiden den Verschlussteilen 11 und 21 abgewandten Zylinderräumen 16 und 42 durch Verbindung mit dem Ablauf 65, dessen Druck tiefer ist als der auf

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die "Verschlussteile 11 und 21 wirkenden Drücke, entlastet sind, und zwar Zylinderraum 16 über den Kanal 58, Zylinderraum 42 über die Längsbohrung 40 in der Stange 30. In dieser Stellung der Ventilkonbination befindet sich das Ende der Stange 30 auf der Höhe des Steilungsfühlers 34, der ein dieser Stellung entsprechendes Signal erzeugt.

Fig. 3 zeigt die Ventilkombination in teilweise geöffneter Stellung: Ventil I ist geschlossen, Ventil II ist voll geöffnet. In dieser Stellung ist der dem Verschlussteil 11 abgewandte Zylinderraum 16 über das Magnetventil 57 mit Druckmedium vom Zufuhrstutzen I¹ aus beaufschlagt, während durch Schliessen der Magnetventile 7 0, 59 und 71 und das Oeffnen der Magnetventile 66 und 61, die übrigen drei Zylinderraune 45, 15 und 42 mit dem Ablauf 6 5 verbunden sind. In dieser Stellung der Ventilkombination erzeugt der Stellungsfühler das entsprechende Signal.

Fig. 4 zeigt die Ventilkombination in voll geschlossener Stellung, d. h. beide Ventile I und II sind geschlossen. In dieser Stellung sind durch Oeffnen des Magnetventils 66 und Schliessen der Magnetventile 70 und 71 die beiden Zylinderräume 15 und 45 entlastet, während durch Oeffnen der Magnetventile 57 und 59 und Schliessen des Magnetventils 61, die beiden Zylinderräume 16 und 42 unter Druck stehen. Diese Stellung der Ventilkombination wird- durch den Stellungsfühler 32 signalisiert.

Vorteile der Erfindung sind: Einfache, klare Konstruktion, hohe Schliessgeschwindigkeit des Schnellschlussventils, nur geringer Mediumabfluss beim Schalten, hohe Funktionssicherheit, sowie nur minimale Anzahl von Steuerelementen.

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Claims

-<4r- P. 4937 Patentansprüche

1.") Ventilkombination mit einem Verschlussteil mit einer Spindel, der mit einem Sitz ein erstes Ventil bildet, und einem zweiten Verschlussteil mit einer Spindel, der mit einer Durchlassöffnung im ersten Verschlussteil ein zum ersten Ventil parallel geschaltetes, unabhängig davon verstellbares zweites Ventil bildet, wobei die Spindeln konzentrisch zueinander verlaufen und die Spindel des ersten Ventils eine Führung für die Spindel des zweiten Ventils aufweist, und wobei weiterhin jedem Ventil ein eigener, unabhängiger Antrieb zugeordnet ist, wobei der Antrieb der Spindel des zweiten Ventils fest mit der Spindel des ersten Ventils verbunden ist, und wobei weiterhin die Antriebe der beiden Spindeln als mit Kolben versehene, von einem Druckmedium betätigte Servomotoren ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die den Verschlussstücken (11), (21) zugewandten Zylinderräume der beiden Servomotoren durch eine Borhung miteinander verbunden und gemeinsam über ein erstes Steuerorgan (7 0) mit einer Druckmittelzufuhr und über ein zweites Steuerorgan (66) mit einem Ablauf verbindbar sind, dass die den Verschlussstücken abgewandten Zylinderräume der beiden Servomotoren über ein drittes Steuerorgan (59) miteinander verbunden sind und dass ferner der dem Verschlussstück abgewandte Zylinderraum des ersten Servomotors über ein viertes Steuerorgan (57) mit einer Druckmittelzufuhr und der dem Verschlussstück abgewandte Zylinderraum des zweiten Servomotors über ein fünftes Steuerorgan (6.1) mit einem Ablauf verbunden ist.

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2. Ventilkombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsbohrung (40) der Stange (30) mit jenem Zylinderraum (42) des dem zweiten Ventil (II) zugeordneten Servomotors verbunden ist, der dem Verschlussstück (21) dieser Spindel abgewandt ist.

3. Ventilkombination nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den Verschlussstücken (11,21) zugewandten Zylinderräume (45,15) der beiden Servomotoren über eine Bohrung (43) miteinander verbunden sind.

4. Ventilkombination nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch'gekennzeichnet, dass als Druckmedium das von der Ventilkombination zu beherrschende Medium verwendet wird.

5. Ventilkombination nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet_s dass Mittel (72,70) vorgesehen sind, durch welche die alternative Verwendung eines Hilfsmediums z, B. von Stickstoff als Druckmedium ermöglicht wird.

6. Ventilkombination nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (I) als Schnellschlussventil, das zweite (II) jedoch als Sicherheitsventil geschaltet ist.