DE2801083A1

DE2801083A1 - Automatisches steuerventil zum durchlassen eines fuer verbraucher bestimmten, unter eingangsdruck stehenden fluidums in festgesetzter menge

Info

Publication number: DE2801083A1
Application number: DE19782801083
Authority: DE
Inventors: Marcel Boschung
Original assignee: Marcel Boschung AG
Current assignee: Marcel Boschung AG
Priority date: 1977-01-27
Filing date: 1978-01-11
Publication date: 1978-08-03
Also published as: YU17278A; SE7800901L; JPS5393431A; BE863325A; DD133992A5; CH623927A5; GB1560191A; NO147317B; FR2379003A1; US4203459A; ATA55678A; NO780263L; DE2704383C3; NO147317C; FR2379003B1; CH615891A5; SE433874B; AT370466B; DE2704383B2; DE2801083C2

Description

Patentanwälte

Dr. rev. hj. '.. .-.-U-KJK Bercndt
ί Dr.-lüg. iia:iJ Le-yh
UdIe-Gfahn-Straßs 38 D 8 München M

Firma Marcel Böschung Schmitten / FR (Schweiz)

Automatisches Steuerventil zum Durchlassen eines für Verbraucher bestimmten, unter Eingangsdruck stehenden Fluidums in festgesetzter Menge

Die Erfindung betrifft ein automatisches Steuerventil zum Durchlassen eines für Verbraucher bestimmten, unter Eingangsdruck stehenden Fluidums in festgesetzten Mengen.

Wenn z.B. eine Verkehrsfläche, Kulturen oder Anlagen in einem Produktionsbetrieb mit einer Mehrzahl von Verbrauchern Cz.B. Düsen) in gewissen Zeitabständen oder bei gegebenen Umständen und Bedingungen kurzzeitig mit einer bestimmten Flüssigkeitsmenge bedient werden sollen, dann ist eine Fördereinrichtung der Flüssigkeit erforderlich, deren Förderleitung der Gesamtzahl der zu bedienenden Verbraucher entsprechen muss oder aber jeder einzelne oder mehrere Gruppen von Verbrauchern müssen mit relativ aufwendigen und anfälligen Steuerelementen, wie Magnetventile, Druc uft, Steuerventile mit Zeitgebern, Druckgebern oder dergl. ausgerüstet sein. Wenn beispielsweise eine Verkehrsfläche zu Kühlzwecken in der warmen Jahreszeit mit Wasser oder aber im Winter ^egen Glatteis mit einem flüssigen Taumittel zeitweise besprüht werden muss, dann werden viele Verteildüsen und eine entsprechend grosse Förderanlage der gewünschten Flüssigkeit mit entsprechend dimensionier-

809831/0638

« 28Ü1083

ten Leitungen benötigt, was entsprechend hohe Investitionskosten bedeutet. Wenn dann eine solche Förderanlage nur in gewissen Zeitabständen und nur für eine sehr kurze Zeit eingeschaltet werden muss, ist der Betrieb zu kostspielig und das Betriebsrisik'o zu hoch.

Für die Steuerung von flüssigen Medien zu einem Verbraucher stehen eine Vielzahl von Ventilen, wie Ueberdruek-, Absperr-, Rückschlag-, Steuer- oder Mindestdruckventile, zur Verfügung. Z.B. sind Mindestdruckventile bekannt, die die Aufgabe haben, den Durchfluss des Mediums zum Verbraucher erst dann zu öffnen, wenn ein vorbestimmter, einstellbarer Druck erreicht ist, und wieder zu schliessen, wenn dieser Druck unter einen gewissen Wert herabsinkt. Der Kolben eines solchen Ventils ist durch eine Druckfeder belastet,'die auf einen gewünschten Mediumdruck durch eine Druck-Regulierschraube einstellbar ist.

Mit all diesen Ventilarten lässt sich jedoch die weiter gestellte Aufgabe in keiner Art und Weise lösen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein automatisches Steuerventil zu schaffen, das ohne spezielle Zusatzsteuerung, bei anstehendem Eingangsdruck, während einer bestimmten Zeit Fluidum zu einem Verbrauch r durchfliessen lässt und dann selbsttätig diesen Austritt schliesst und gleichzeitig den Ausgang zum nächsten Verbraucher öffnet, so dass dadurch eine beliebige Anzahl Verbraucher mit einer Förderanlage mit relativ geringer Fördermenge und über ein klein dimensioniertes Leitungsnetz gespiesen werden kann.

Diese Auft,- be wird erfindungsgemäss bei dem eingangs erwähnten automatischen Steuerventil auf solche Weise gelöst, dass es zwei axial hintereinander angeordnete Kolbenzylinder mit einer für die Kolben Uer beiden Zylinder bestimmten, axial verlaufenden Kolbenstange aufweist, deren der erste Zylinder zwei aneinander anschliessende Hohlräume unterschiedlicher Volumen mit je einer Austrittsöffnung umfasst, wobei in jedem Hohlraum ein Kolben

809831/0636

untergebracht ist, welche Kolben voneinander unterschiedliche Durchmesser haben und mit ihnren Uinfangsflächen von der den entsprechenden hohlraum begrenzenden Innenwand des ersten Zylinders im Abstand stehen, und dass im abgeschlossenen Hohlraum des zweiten Zylinders eine Dämpfvorrichtung vorgesehen ist, die mit der Kolbenstange in Verbindung steht.

Der Erfindungsgegenstand wird an Hand einer Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt eines automatischen Steuerventils in der Anfangsphase, wenn in dasselbe eine unter Eingangsdruck stehende Flüssigkeit eingeführt wird,

Fig. 2 einen Schnitt des Ventils nach der Fig. 1 in der Arbeitsphase, wenn der mittlere Kolben durch den aufgebauten Flüssigkeitsdruck die Austrittsöffnung zu einem Verbraucher abschliesst,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Strassenbesprühungsinstallation, die eine Förderanlage, ein Leitungssystem und eine Mehrzahl von Steuerventilen nach der Fig. 1 umfasst, und

Fig. ¹J einen Teilschnitt des Ventils nach der Fig. 1 mit einer an den Hohlraum des zweiten Zylinders angeschlossenen Rückführleitung.

Wie aus der Fig. 3 zu entnehmen ist, wird die Oberfläche einer Strasse 15 durch auf beiden Seiten der Strasse angeordnete Steuerventile 4, die auch als Verbraucher funktionieren können, z.B. mit Salzwasser bespritzt. Eine Förderpumpe 1 fördert aus einem Reservoir 2 eine unter Druck stehende Flüssigkeit durch eine oder mehrere Druckleitungen 3 zu den nächstgelegenen in die Druckleitung 3 eingebauten automatischen Steuerventilen U (Verbrauchern).

809831/0638

"6 28Ü1Q83

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, besteht das automatische Steuerventil 4 aus zwei axial hintereinander angeordneten Kolbenzylindern 10 und 11, die an den Aussenseiten durch Zylinderabschlüsse 31 und 21 abgeschlossen sind. Die Flüssigkeit tritt beim Anschluss 5 des ersten Zylinders 10 in einen Hohlraum 6 ein, der ein kleineres Volumen aufweist als der an ihn anschüessende Hohlraum 12 eines grösseren Volumens. In jedem Hohlraum 6, 12 ist ein Kolben 7, 9 untergebracht, welche Kolben voneinander unterschiedliche Durchmesser haben und mit ihren Umfangsflachen von der den entsprechenden Hohlraum 6, 12 begrenzenden Innenwand des ersten Zylinders 10 im Abstand stehen. Der im Hohlraum 12 des grösseren Volumens untergebrachte Kolben 9 ist zwischen zwei Seegeringen 32 an der Kolbenstange 22 befestigt, die axial verläuft und für die beiden Zylinder 10, 16 bestimmt ist. Der in dem Hohlraum 6 des kleineren Volumens untergebrachte Kolben 7 ist an der Kolbenstange 22 zwischen zwei Begrenzungsanschlägen 23 und 24 gleitbar. In dem von dem ersten Zylinder wasserdicht getrennten zweiten Zylinder 16 ist ein weiterer Kolben 17 angeordnet. Er steht in Verbindung mit der Kolbenstange 22. Der Kolben 17 drückt gegen eine den Hohlraum 18 des zweiten Zylinders 16 ausfüllende Dämpfflüssigkeit und eine Rückführfeder 19i die sich einerseits gegen den Kolben 17 und andererseits gegen die Bodenwand des zweiten Zylinders 16 bzw. seines Abschlusses 21 abstützt.

Nach dem Eintritt der Flüssigkeit durch den Anschluss 5 in den Zylinder 10 baut sich im Hohlraum 6 ein Druck auf, der einerseits gegen den Kolben 7, der die Austrittsöffnung 8 zum nächsten Steuerventil 4 bzw. Verbraueher schliesst, und andererseits gegen den Kolben 9 einwirkt. Der Kolben 9 ist in seinem Durchmesser so ausgelegt, dass zwischen seiner Umfangsflache und der Wand des Zylinders 10 eine bestimmte Menge Flüssigkeit durchfHessen kann. Es können aber auch Bohrungen 11 im Kolben 9 vorgesehen sein, die die gewünschte Menge der Flüssigkeit in den Hohlraum 12 des grösseren Durchmessers und weiter durch die Austrittsöffnung 13 an den Verbraucherort fHessen lässt. Durch den aufgebauten Flüssigkeitsdruck im Hohlraum 6 bzw. Hohlraum 12 be-

809831/0638

ginnt der Kolben 9 in Richtung des Anschlages sieh zu bewegen. Damit nun dieser Vorgang verzögert und zeitlich bestimmt werden kann, drückt der Kolben 9 über die Kolbenstange 22 auf den Kolben 17, der im zweiten Zylinder 16 angeordnet ist. Dieser wird gegen die Wirkung der Dämpfflüssigkeit und der Rüekführfeder in Bewegung gesetzt. Durch eine oder mehrere Bohrungen 20 im Kolben 17 strömt die Dampfflüssigkeit in den Zylinderraum vor dem Kolben 17 (gesehen von dem ersten Zylinder 10 her), so dass dieser langsam gegen den Zylinderabschluss 21 bewegt wird.

Bei der oben beschriebenen Bewegung der Kolben 9 und 17 bewegt sich gleichzeitig die Kolbenstange 22. Bei dieser Bewegung wird durch den Begrenzungsanschlag 24 auch der Kolben 7, der im Hohlraum 6 des kleineren Volumens untergebracht ist, mitgenommen. Wenn der Kolben 9 sieh dem Anschlag 14 nähert, wird der Kolben 7 von der Austrittsöffnung 8 wegbewegt. Somit wird die Austrittsöffnung 8 geöffnet. In dieser Phase schliesst der Kolben 9 am Anschlag 14 die Austrittsöffnung 13 an den Verbraucherort ab und die Flüssigkeit fliesst durch die Austrittsöffnung 8 zu einem weiteren Steuerventil 4 bzw. Verbraucher, wo sich der gleiche Vorgang, wie oben beschrieben, wiederholt. An der Austrittsöffnung 8 kann entweder ein weiteres Steuerventil H oder ein Verbraucher angeschlossen werden.

Wenn dann letztlich der Flüssigkeitsstrom von Hand oder durch eine automatische Schaltung in irgendeiner Form unterbrochen wird und der Druck in der Druckleitung 3 nachlässt, wird die Rüekführfeder 19 wirksam und schiebt den Kolben 17 im Hohlraum 18 des zweiten Zylinders 16 mit der Kolbenstange 22 und damit auch den Kolben 9 in die Ausgangsstellung zurück. Vor Abschluss dieser Phase wird dann auch der Kolben 7 durch den Begrenzungsanschlag 23 mitgenommen und wieder in seine Ausgangslage gebracht, so dass die Austrittsöffnung 8 wieder abgeschlossen wird.

Um das Oeffnen des Kolbens 7 in der letzten Bewegungsphase der Kolben 9 und 17 zu beschleunigen, ist der Innendurchmesser des zweiten Zylinders 16 am Wegende des Kolbens 17 und somit das Volumen des Hohlraumes 18 durch eine in die Wand des Zylinders 16 ein-

809831/0638

gefräste Nut 25 vergrössert. Somit kann die Dämpf flüssigkeit um ein mehrfaches schneller am Kolben 17 in den Raum vor demselben vorbeiströraen. Auf diese Weise wird der Kolben 7 brüsk geöjffnet, ohne dass ein Stau oder ein Druckausgleich im Hohlraum 6 und 12 möglich wird.

Ebenfalls kann die Rückführung der Kolben 9 und 17 und damit das Schliessen des Kolbens 7 beschleunigt werden, indem der Kolben mit einer Drossel 26 bestückt wird. In der Oeffnungsphase drückt die Dämpfflüssigkeit die Drossel 26 gegen den Kolben 17, so dass die Bohrungen 20 weitgehend abgedichtet sind. Bei der Rückführbewegung des Kolbens 17 durch die Rückführungsfeder 19 drückt die Dämpfflüssigkeit durch die Bohrungen 20 gegen die Drosselscheibe 26 und erleiphert und beschleunigt damit den Rückfluss der Flüssigkeit.

Die Regelung des Flüssigkeitsdurchflusses und dadurch der Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 17 bei gegebenem Druck kann anstelle der Bohrungen 20 bzw. der Drossel 26 durch eine externe Rückführleitung 27 mit Durchflussregulierventil 28, wie in der Fig. 4 dargestellt ist, erfolgen. In diesem Fall drückt der Kolben 17 die Dämpfflüssigkeit durch die Austrittsöffnung 29 und Rückführleitung 27 über das Druckflussregulierventil 28 zur Wiedereintrittsöffnung 30 in den Zylinder 16, also vor den Kolben 17 von dem ersten Zylinder 10 hergesehen, zurück. Mittels des Durchflussregulierventils 28 in der Rückführleitung 27 kann die Durchflussmenge reguliert werden. Die Beschleunigung der Rückführung der Kolben 9 und 17 kann in diesem Fall auch dadurch erleichtert werden, dass ein Durchflussregelventil verwendet wird, das nur in einer Richtung drosselt und in der anderen Richtung die volle Durchlaufmenge freigibt.

Dank diesem automatischen Steuerventil wird es möglich, selbst eine Vielzahl von Verbrauchern mit einer Förderanlage mit geringer Förderleistung und bei kleindimensionierten Druckleitungen nacheinander zu bedienen. Je nach Wahl der Fördereinrichtunb bzw. nach Bedarf der Gesamtanlage können natürlich gleichzeitig zwei oder mehrere, voneinander unabhängige Druckleistungssysteme an

809831/0638

die Förderpumpe angeschlossen werden, so dass der gleiche Vorgang sich gleichzeitig an mehreren Orten abspielen kann. Die Oeffnungszeit des Verbrauehers kann durch verschiedene Massnahmen bestimmt werden, wenn die Zeit, während der die Austrittsöffnung 13 offen bleiben muss, bzw. die für den Verbraucher beabsichtigte Menge der Flüssigkeit bekannt ist. Dabei spielt die am Kolben 9 und der Wand des Zylinders 10 vorbeifliessende Durchflussmenge bzw. die Grosse der Bohrungen 11 eine wesentliche Rolle. Im weiteren kann die Verbrauchszeit durch den Eingangsdruck der Flüssigkeit am Anschluss 5 und letztlich durch die Wahl des Durchmessers des Kolbens 17 bestimmt werden.

809831/0638

-40-

L e e r s e i f e

Claims

28Ü1UÖ3

PATENTANSPRUECHE

ι Ii Automatisches Steuerventil zum Durchlassen eines für Verbraucher bestimmten, unter Eingangsdruck stehenden Fluidums in festgesetzten Mengen, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei axial hintereinander angeordnete Kolbenzylinder mit einer für die Kolben der beiden Zylinder bestimmten, axial verlaufenden Kolbenstange aufweist, deren der erste Zylinder (10) zwei aneinander anschliessende Hohlräume (6, 12) unterschiedlicher Volumen mit je einer Austrittsöffnung (8, 13) umfasst, wobei in jedem Hohlraum ein Kolben untergebracht ist, welche Kolben (9, 7) voneinander unterschiedliche Durchmesser haben und mit ihren Umfangsflachen von der den entsprechenden Hohlraum (6, 12) begrenzenden Innenwand des ersten Zylinders (10) im Abstand stehen, und dass im abgeschlossenen Hohlraum (18) des zweiten Zylinders (16) eine Dämpfvorrichtung vorgesehen ist, die mit der Kolbenstange (22) in Verbindung steht.
2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der eine im Hohlraum (12) des grösseren Volumens untergebrachte Kolben (9) an der Kolbenstange (22) befestigt ist, wogegen der andere, im Hohlraum (6) des kleineren Volumens untergebrachte Kolben (7) an der Kolbenstange (22) zwischen zwei Begrenzungsanschlägen (23, 24) gleitbar ist.
3. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Kolben (9) durch den im Hohlraum (6) des kleineren Volumens aufgebauten Fluidumdruek gegen die Wirkung der Dämpfvorrichtung in Richtung der Austrittsöffnung (13) des Hohlraumes (12) des grösseren Volumens bewegbar ist und die Austrittsöffnung (13) abschliesst.
4. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ändere, vom Begrenzungsanschlag (24) mitge-

ORIGiNAL !NSPECTSD 809831/0638

nomraene Kolben (7) durch den Nachlass des Fluidumdruckes in den beiden Hohlräumen (6, 12) in Richtung der Austrittsöffnung (8) des Hohlraumes (6) des kleineren Volumens bewegbar ist und die Austrittsöffnung (8) abschliesst.
5. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfvorrichtung einen mit der in den zweiten Kolbenzylinder (16) hineinragenden Kolbenstange (22) in Verbindung stehenden Kolben (17), eine sich einerseits gegen den Kolben (17) und andererseits gegen die Bodenwand des zweiten Zylinders (16) abstützende Rückführfeder (19) und eine den Hohlraum (l8) des zweiten Zylinders (16) ausfüllende Dämpfflüssigkeit umfasst.
6. Steuerventil nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Kolbenstange (22) befestigte Kolben (9) und der im zweiten Zylinder (16) untergebrachte Kolben (17) mit zur Kolbenstange koaxial verlaufenden Bohrungen (11, 20) versehen sind.
7. Steuerventil nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (17) im zweiten Zylinder (16) mit einer Drosselscheibe (26) bestückt ist.
8. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Hohlraumes (18) des zweiten Zylinders (l6) am Wegende des Kolbens (17) durch eine in der Wand des zweiten Zylinders von innen eingefräste Nut (25) vergrössert ist.
9. Steuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Hohlraum (8) des zweiten Zylinders (16) eine Rückführleitung (27) mit einem Durchflussregelventil (28) angeschlossen ist, wobei die Eintritts- und Austrittsöffnungen (29, 30) der Leitung (27) an gegenüberliegenden Endteilen des Hohlraumes (l8) liegen, zwischen welchen sich der Kolben (17) bewegt.

809831/0638