DE3543030C2

DE3543030C2 -

Info

Publication number: DE3543030C2
Application number: DE19853543030
Authority: DE
Inventors: Manfred Ing.(Grad.) 5063 Overath De Moeser
Original assignee: Schrupp 5240 Betzdorf De GmbH
Current assignee: Schrupp 5240 Betzdorf De GmbH
Priority date: 1985-12-05
Filing date: 1985-12-05
Publication date: 1988-08-25
Also published as: DE3543030A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerventilanordnung, insbesondere für die Steuerung eines verunreinigten Druckmittelstromes, in einem Druckmittelkreislauf, in welchem das gesteuerte Druckmittel Druckschwankungen unterliegt, mit einem in die Druckmittelleitung des Druckmittelstromes eingeschalteten Absperrventil, dessen Absperrkörper mit einem Betätigungskolben ver bunden ist, der in einem Betätigungszylinder ver schiebbar angeordnet ist und über ein Vorsteuerventil mit einem Vorsteuer-Druckmedium beaufschlagbar ist bzw. von diesem entlastbar ist, wobei der Vorsteu erkreis einen Druckspeicher enthält, der mittels ei ner Pumpe aufladbar ist, die das Vorsteuermedium aus einem Vorratsbehälter ansaugt und in den Druckspeicher pumpt.The invention relates to a control valve arrangement, especially for the control of a contaminated Pressure medium flow, in a pressure medium circuit, in which the pressure medium controlled pressure fluctuations is subject to a in the fluid line of the Shut-off valve switched on, whose shut-off body ver with an actuating piston is bound, the ver in an actuating cylinder is slidably arranged and via a pilot valve can be acted upon with a pilot pressure medium or can be relieved of this, the input tax circle contains a pressure accumulator, which by means of egg ner pump is rechargeable, which is the pilot control medium sucks a reservoir and into the pressure accumulator pumps.

Steuerventilanordnungen der angegebenen Art werden beispielsweise in offenen Wasserkreisläufen für die Beaufschlagung von Wassersprühdüsen in industriellen Staubbekämpfungsanlagen verwendet, beispielsweise in Hüttenwerken, Stahlwerken, Walzwerken oder im unter tägigen Grubenbetrieb. Da das in derartigen Anlagen verwendete Druckwasser nicht ausreichend sauber ist, kann man dieses Druckwasser nicht ohne weiteres als Vorsteuer-Druckmedium verwenden. Aus diesem Grunde ist bei den bekannten Steuerventilanordnungen der an gegebenen Art ein gesonderter geschlossener Vorsteuer kreis vorhanden, der natürlich eine gesonderte Druck erzeugungsanlage erforderlich macht. Diese Drucker zeugungsanlage wird bei den nach dem Stande der Tech nik bekannten Steuerventilanordnungen der angegebenen Art gesondert mit Energie versorgt, was zusätzlichen Aufwand erforderlich macht.Control valve arrangements of the type specified for example in open water cycles for the Actuation of water spray nozzles in industrial Dust control systems used, for example in Metallurgical plants, steelworks, rolling mills or in the under daily mine operation. Because that's in such systems the pressurized water used is not sufficiently clean, you can not easily as this pressurized water Use pilot print media. For this reason is in the known control valve arrangements given a separate closed input tax circle available, of course a separate print generating plant required. These printers generation plant is used at the state of the art nik known control valve arrangements of the specified Kind of separately powered, which additional Effort required.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Steuerven tilanordnung der eingangs angegebenen Art dahingehend weiterzubilden, daß die Energie für die Druckerzeu gung im Vorsteuerkreis dem gesteuerten, verunreinig ten Druckmittelstrom entnommen wird, ohne daß es da bei zu Schwierigkeiten mit den in diesem Druckmittel strom enthaltenen Verunreinigungen kommt.The object of the invention is therefore the Steuererven tilanordnung of the type specified in this regard to further develop the energy for the printer in the pilot control circuit the controlled, contaminated th pressure medium stream is removed without it in case of difficulties with the in this pressure medium contaminants.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung aus gehend von einer Steuerventilanordnung der eingangs genannten Art vor, daß die Pumpe als Verdrängerpumpe ausgebildet ist, deren Verdrängungskörper im Ansaug sinne durch ein Rückstellelement und im Ausdrücksinne durch das vom Absperrventil gesteuerte, verunreinigte Druckmittel beaufschlagt ist, wobei das Ansaugvolumen der Verdrängerpumpe mindestens ebenso groß oder ge ringfügig größer ist als das Hubvolumen des Betäti gungskolbens.To achieve this object, the invention proposes going from a control valve arrangement of the input mentioned type before that the pump as a positive displacement pump is formed, the displacement body in the intake through a reset element and in the sense of expression by the contaminated, controlled by the shut-off valve Pressure medium is applied, the intake volume the positive displacement pump is at least as large or ge is slightly larger than the stroke volume of the actuator piston.

Die Steuerventileinrichtung gemäß der Erfindung nutzt auf besonders vorteilhafte Art und Weise die Druck schwankungen in dem vom Absperrventil gesteuerten ver unreinigten Druckmittel auftretenden Druckschwankun gen für die Betätigung der Pumpe des Vorsteuerkrei ses. Auf diese Weise wird die für den Betrieb der Pum pe des Vorsteuerkreises erforderliche Energie direkt dem gesteuerten, verunreinigten Druckmittelstrom ent nommen, ohne daß das Vorsteuer-Druckmedium mit dem durchströmenden verunreinigten Druckmittelstrom in Berührung kommt. Da das Ansaugvolumen der Verdränger pumpe mindestens ebenso groß oder geringfügig größer ist, als das Hubvolumen des Betätigungskolbens, wird bei jedem Öffnungsvorgang des Absperrventiles minde stens so viel Vorsteuer-Druckmedium in den Druckspei cher des Vorsteuerkreises eingespeist, wie für den nachfolgenden Schließvorgang des Absperrventiles be nötigt wird.The control valve device according to the invention uses the pressure in a particularly advantageous manner fluctuations in the ver pressure fluctuations occurring in uncleaned pressure medium conditions for the actuation of the pump of the pilot control circuit ses. In this way, the operation of the pump pe of the pilot control circuit required energy directly the controlled, contaminated pressure medium flow ent take without the pilot pressure medium with the flowing contaminated pressure medium flow in Touch comes. Because the suction volume of the displacer pump at least as large or slightly larger is than the stroke volume of the actuating piston each time the shut-off valve is opened at least as much pilot pressure medium in the print memory of the pilot circuit, as for the subsequent closing process of the shut-off valve is required.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfin dung sieht vor, daß die Pumpe als im Ansaugsinne durch eine Feder belastete Membranpumpe ausgebildet ist. Eine solche Membranpumpe hat keine aneinander gleitenden Teile, so daß sie auch bei der Beaufschla gung mit einem verschmutzten oder aggressiven Druck medium einwandfrei arbeitet.A particularly preferred embodiment of the Erfin dung provides that the pump as in the suction sense diaphragm pump loaded by a spring is. Such a diaphragm pump has no one another sliding parts, so that they also in the Beaufschla with dirty or aggressive pressure medium works perfectly.

Da für die Inbetriebnahme der Steuerventilanordnung der Druckspeicher des Vorsteuerkreises vorgeladen wer den muß, ist weiterhin zweckmäßig an den Vorsteuer kreis eine Handpumpe anschließbar. Diese Handpumpe kann gegebenenfalls wieder von dem Vorsteuerkreis ge löst werden, wenn der Druckspeicher aufgeladen ist. An die Stelle der Handpumpe kann selbstverständlich auch eine andere geeignete Druckerzeugungseinrichtung treten.As for the commissioning of the control valve arrangement the pressure accumulator of the pilot circuit preloaded who the must is still appropriate to the input tax a hand pump can be connected. This hand pump can if necessary ge again from the pilot circuit be released when the pressure accumulator is charged. In place of the hand pump, of course also another suitable pressure generating device to step.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgen den anhand der Zeichnung näher erläutert, in der die Steuerventilanordnung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt ist.An embodiment of the invention will follow the explained in more detail with reference to the drawing in which the Control valve arrangement according to the invention schematically is shown.

Beim Ausführungsbeispiel ist die ankommende Drucklei tung, die das zu steuernde verunreinigte oder aggres sive Druckmittel führt, mit dem Bezugszeichen 1 be zeichnet. In der Druckleitung 1 ist ein als 2/2-Wege ventil ausgebildetes Absperrventil 2 angeordnet, des sen Absperrkörper 3 mit einem ersten Betätigungs kolben 4 verbunden ist, der von dem zu steuernden Druckmittel im Öffnungssinne beaufschlagt ist, und mit einem weiteren Betätigungskolben 5 verbunden ist, der in einem gesonderten Betätigungszylinder 6 ver schiebbar angeordnet ist und dessen Beaufschlagungs fläche größer ist als die Beaufschlagungsfläche des Betätigungskolbens 4. Beide Betätigungskolben 4 und 5 sind durch einen mit der freien Atmosphäre verbunde nen Raum getrennt, so daß bei einer eventuellen Leck age keine Vermischung der unterschiedlichen Druckmit tel auftreten kann. Hinter dem Absperrventil 2 ist an die Druckleitung 1 ein Düsensystem 7 angeschlossen, beispielsweise Sprühdüsen einer intermittierend arbei tenden Staubbekämpfungsanlage oder dergleichen.In the embodiment, the incoming Drucklei device, which carries the contaminated or aggressive pressure medium to be controlled, is designated by the reference numeral 1 be. In the pressure line 1 as a 2/2-way valve check valve 2 is arranged, the sen shut-off body 3 is connected to a first actuating piston 4, which is acted upon by the pressure medium to be controlled in the opening direction, and is connected to a further actuating piston 5 , which is arranged in a separate actuating cylinder 6 slidably ver and the application area is larger than the application area of the actuating piston 4th Both actuating pistons 4 and 5 are separated by a space connected with the free atmosphere, so that in the event of a leakage, no mixing of the different Druckmit tel can occur. Behind the shut-off valve 2 , a nozzle system 7 is connected to the pressure line 1 , for example spray nozzles of an intermittently working dust control system or the like.

Der Druckraum des Betätigungszylinders 6 ist über eine Druckmittelleitung 8 und ein als 3/2-Wegeventil ausgebildetes Vorsteuerventil 9 wahlweise an die Druckleitung 10 oder die Entlastungsleitung 11 eines Vorsteuerkreises anschließbar. Dieser Vorsteuerkreis enthält einen an die Druckleitung 10 angeschlossenen, aufladbaren Druckspeicher 12 und ein an die Ent lastungsleitung 11 angeschlossenen drucklosen Vorrats behälter 13 für das Vorsteuer-Druckmedium. Außerdem enthält der Vorsteuerkreis eine Pumpe 14, deren Ansaugventil 15 an den Vorratsbehälter 13 und deren Ausdrückventil 16 an die Druckleitung 10 des Vor steuerkreises angeschlossen ist. Diese Pumpe 14 ist als im Ansaugsinne durch eine Feder 17 belastete Mem branpumpe ausgebildet, an deren Membrane 18 von einer Seite das Vorsteuer-Druckmedium und von der anderen Seite das gesteuerte, verunreinigte Druckmittel an steht. Zu diesem Zweck ist die Pumpe 14 über eine Druckmittelleitung 19 an die Druckmittelleitung 1 des von dem Absperrventil 2 gesteuerten Druckmittels an geschlossen, und zwar in Strömungsrichtung hinter dem Absperrventil.The pressure chamber of the actuating cylinder 6 can optionally be connected to the pressure line 10 or the relief line 11 of a pilot control circuit via a pressure medium line 8 and a pilot valve 9 designed as a 3/2-way valve. This pilot circuit contains a connected to the pressure line 10 , rechargeable pressure accumulator 12 and a pressure-free storage container 13 connected to the discharge line 11 , for the pilot pressure medium. In addition, the pilot circuit includes a pump 14 , the suction valve 15 is connected to the reservoir 13 and the ejection valve 16 to the pressure line 10 of the control circuit before. This pump 14 is designed as a membrane pump loaded in the suction direction by a spring 17 , on the diaphragm 18 of which the pilot pressure medium is on one side and the controlled, contaminated pressure medium is on the other side. For this purpose, the pump 14 is closed via a pressure medium line 19 to the pressure medium line 1 of the pressure medium controlled by the shut-off valve 2 , namely in the flow direction behind the shut-off valve.

Weiterhin ist an den Vorsteuerkreis eine Handpumpe 20 anschließbar, die es ermöglicht, den Druckspeicher 12 des Vorsteuerkreises von Hand aufzuladen. Diese Handpumpe 20 ist gegebenenfalls lösbar mit dem Vor steuerkreis verbunden und kann abgenommen werden, so bald der Druckspeicher 12 hinreichend aufgeladen ist.Furthermore, a hand pump 20 can be connected to the pilot control circuit and enables the pressure accumulator 12 of the pilot control circuit to be charged manually. This hand pump 20 is optionally detachably connected to the control circuit before and can be removed as soon as the pressure accumulator 12 is sufficiently charged.

Die beschriebene Steuerventilvorrichtung arbeitet wie folgt:The described control valve device works like follows:

Bei Inbetriebnahme wird zunächst der Druckspeicher 12 mit Hilfe der Handpumpe 20 aufgeladen. Bei der dar gestellten Stellung des Vorsteuerventiles 9 gelangt der Speicherdruck über die Druckleitung 10 und die Druckmittelleitung 8 in den Druckraum des Betätigungs zylinders 6 und beaufschlagt den Betätigungskolben 5 und damit den Absperrkörper 4 des Absperrventiles 2 im Schließsinne, so daß das Absperrventil 2 ge schlossen ist. Da die Druckmittelleitung 1 hinter dem Absperrventil 2 an die mit der Atmosphäre verbundenen Düsen 7 angeschlossen ist, stellt sich in diesem Abschnitt der Druckmittelleitung 1 und in der mit ihr verbundenen Druckmittelleitung 19 und somit an der Unterseite der Membran 18 der Pumpe 14 Atmosphä rendruck ein. Die Membran 18 ist somit entlastet und bewegt sich unter dem Einfluß der Feder 17 nach un ten. Dabei saugt die Pumpe 14 über das Ansaugventil 15 Vorsteuermedium aus dem Vorratsbehälter 13 an. Wird nun zum Öffnen des Absperrventiles 2 das Vorsteuerven til 9 in die andere, in der Zeichnung nicht darge stellte Schaltstellung verbracht, so wird der Betäti gungskolben 5 entlastet und der Absperrkörper 3 be wegt sich unter dem Einfluß des durch die Druckmittel leitung 1 anströmenden verunreinigten Druckmittels in die Öffnungsstellung. Unmittelbar nach Öffnung des Absperrventiles 2 stellt sich in der Druckmittellei tung 1 zwischen dem Absperrventil 2 und den Düsen 7 wieder der Betriebsdruck des zuströmenden, verunrei nigten Druckmittels ein. Dieser Druck wirkt über die abzweigende Druckmittelleitung 19 auf die Unterseite der Membran 18 der Pumpe 14, so daß das zuvor ange saugte Vorsteuermedium über das Ausdrückventil 16 in die Druckleitung 10 und den Druckspeicher 12 einge speist wird. Das Hubvolumen der Membran 18 ist etwas größer als das Hubvolumen des Betätigungskolbens 5 eingestellt, so daß das zum Schließen des Absperrven tiles 2 benötigte Volumen an Vorsteuermedium min destens kompensiert wird. Auf diese Weise füllt sich der Druckspeicher 12 bei jedem Schaltvorgang weiter auf, bis ein Gleichgewicht zwischen dem Speicherdruck und dem dynamischen Druck im abfließenden Druckmittel herrscht. Danach bewegt sich die Membran 18 nur noch so weit, bis das beim vorhergehenden Schaltvorgang verbrauchte Volumen an Vorsteuermedium ausgeglichen ist. Da der dynamische Druck in der Druckmittellei tung 1 bzw. 19 kleiner ist als der statische Druck des Systems, ist die Fläche des Betätigungskolbens 5 größer als die des Betätigungskolbens 4. Der stati sche Druck im Druckspeicher kann nur den Wert des dynamischen Druckes in 1 bzw. 19 erreichen. Folglich ist zum Schließen das obengenannte Flächenverhältnis notwendig. Das Pumpenvolumen muß immer größer sein als das Kolbenvolumen, da somit bei einem zufällig auftretenden Druckabfall im Druckspeicher 12 keine Druckerhöhung auftreten würde.When starting up, the pressure accumulator 12 is first charged using the hand pump 20 . In the presented position of the pilot valve 9 , the accumulator pressure passes through the pressure line 10 and the pressure medium line 8 into the pressure chamber of the actuating cylinder 6 and acts on the actuating piston 5 and thus the shut-off body 4 of the shut-off valve 2 in the closing direction, so that the shut-off valve 2 is closed . Since the pressure medium line 1 is connected behind the shut-off valve 2 to the nozzles 7 connected to the atmosphere, in this section the pressure medium line 1 and in the pressure medium line 19 connected to it, and thus on the underside of the membrane 18 of the pump 14, set atmospheric pressure. The membrane 18 is thus relieved and moves under the influence of the spring 17 to un th. The pump 14 sucks pilot fluid from the reservoir 13 via the suction valve 15 . Now, to open the shut-off valve 2, the pilot valve 9 is moved into the other switching position, not shown in the drawing, the actuating piston 5 is relieved and the shut-off body 3 moves under the influence of the pressure medium flowing through the pressure medium line 1 in the open position. Immediately after opening the shut-off valve 2 , the operating pressure of the inflowing, contaminated pressure medium is set again in the pressure medium line 1 between the shut-off valve 2 and the nozzles 7 . This pressure acts on the branching pressure medium line 19 on the underside of the membrane 18 of the pump 14 , so that the pilot valve previously sucked in is fed via the ejection valve 16 into the pressure line 10 and the pressure accumulator 12 . The stroke volume of the membrane 18 is set slightly larger than the stroke volume of the actuating piston 5 , so that the volume required for closing the shut-off valve 2 of pilot medium is at least compensated. In this way, the pressure accumulator 12 fills up with each switching operation until there is a balance between the accumulator pressure and the dynamic pressure in the pressure medium flowing away. Thereafter, the membrane 18 only moves so far until the volume of pilot control medium consumed in the previous switching process is balanced. Since the dynamic pressure in the pressure medium line 1 or 19 is less than the static pressure of the system, the area of the actuating piston 5 is larger than that of the actuating piston 4 . The static pressure in the pressure accumulator can only reach the value of the dynamic pressure in 1 or 19 . Consequently, the area ratio mentioned above is necessary for closing. The pump volume must always be larger than the piston volume, since if there were a random drop in pressure in the pressure accumulator 12, no pressure increase would occur.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Steu erventilanordnung zur Steuerung eines offenen Wasser kreislaufes verwendet. Die Verwendungsmöglichkeit der Steuerventilanordnung gemäß der Erfindung ist jedoch nicht auf offene Kreisläufe beschränkt. Sie kann viel mehr auch bei geschlossenen Kreisläufen verwendet wer den, bei denen hinter dem Haupt-Steuerventil oder an einer anderen zugänglichen Stelle des gesamten Systems ausreichend große Druckschwankungen auftreten.In the illustrated embodiment, the tax valve arrangement for controlling an open water circuit used. The possibility of using the Control valve assembly according to the invention, however not limited to open circuits. It can do a lot more also used in closed circuits the ones behind the main control valve or on another accessible location of the whole Systems occur sufficiently large pressure fluctuations.

Claims

1. Control valve arrangement, in particular for the control of a contaminated pressure medium flow, in a pressure medium circuit in which the controlled pressure medium is subject to pressure fluctuations, with a shut-off valve switched on in the pressure medium line of the pressure medium flow, the shut-off body of which is connected to an actuating piston which can be displaced in an actuating cylinder is arranged and via a pilot valve with a pilot pressure medium can be acted upon or relieved of the sem, the pilot circuit contains a pressure accumulator that can be charged by means of a pump that sucks the pilot control medium from a supply container and pumps it into the pressure accumulator, characterized in that the pump ( 14 ) is designed as a positive displacement pump, the displacement body ( 18 ) of which is acted upon in the suction direction by a restoring element ( 17 ) and in the expression direction by the pressure medium controlled by the shut-off valve ( 2 ), the Ans aug volume of the displacement pump ( 14 ) is at least as large or slightly larger than the stroke volume of the actuating piston ( 5 ).

2. Control valve arrangement according to claim 1, characterized in that the positive displacement pump ( 14 ) is formed as a diaphragm pump in the suction sense by a spring ( 17 ).

3. Control valve arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that a hand pump ( 20 ) can be connected to the control circuit ( 10 , 11 ).