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Vorrichtung zum Schalten von Leitungen mit Druckdifferenz
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schalten von Leitungen mit Druckdifferenz, vor- zugsweise in Steuerkreisen, wobei wenigstens eine mit einem Ventilsitz versehene Öffnung einer Leitung mittels eines in Richtung einer im wesentlichen senkrecht zu der Ebene des Ventilsitzes verlaufenden
Strecke beweglich und schwimmend auf seinem Betätigungsorgan gelagertenAbschlusskörpers abschliessbar ist, der durch ein Schnappglied, das in zwei Richtungen wirken kann und nach einer Bewegung über eine
Totpunktlage schlagartig die Wirkungsrichtung wechselt, in eine von zwei Stellungen gedrückt wird und in wenigstens einer Stellung mit einem Ventilsitz in Anlage kommt.
Bei einem derartigen bekannten Ventil dient die Beweglichkeit senkrecht zu der Ebene des Ventil- sitzes lediglich zur Anpassung des Abschlusskörpers an den Ventilsitz. Diese Beweglichkeit ist verhältnismässig kurz und nicht auf irgendwelche Grössen des Schnappgliedes bezogen. Bei dem bekannten Ventil bewirken die Medien selbst eine automatische Umschaltung, so dass keine Leitungen mit Druckdifferenz geschaltet werden und darüber hinaus das zunächst geschlossene Ventil bei der Umschaltung sofort geöffnet wird, wenn sich ein den Abschlusskörper tragender Schieberkolben zu bewegen beginnt.
Es ist auch bekannt, in Verbindung mit einer Schnappvorrichtung einen kugelförmigenAbschlusskörper mittels eines Stössels zu bewegen, der einseitig an der Kugel anliegt und mittels einer Feder an dem Stössel gehalten wird. Damit folgt die Kugel unmittelbar der Bewegung des Stössels. Dies gilt erst recht bei starrer Verbindung der Kugel mit dem Stössel. Dam fehlt aber auch eine schwimmende oder längsbewegliche Lagerung gegenüber dem Schnappglied.
Der oben angegebene Ausdruck" Druckdifferenz" bezieht sich auf verschiedene positive Drücke oder auch auf einen positiven und einen negativen Druck, d. h. ein Vakuum. In Steuerkreisen kann der Druck beispielsweise 0, 8 atü betragen. Die Erfindung ist jedoch auch für grössere Druckwerte anwendbar.
In erster Linie ist die Erfindung zur Schaltung von pneumatischen Drücken vorgesehen. Es besteht jedoch die Möglichkeit, die Erfindung auch zum Schalten von hydraulischer Druckmitteln zu verwenden.
Die bevorzugte Anwendung der Erfindung liegt in Schaltkreisen, wie sie für Sterilisatoren benutzt werden, bei denen mit einem Unterdruck gearbeitet wird. Bei derartigen Anwendungen ist es bisher üblich gewesen, Vakuumleitungen über Magnetventile zu steuern, für deren Betätigung ein elektrischer Steuerkreis angeordnet werden musste. In diesem Steuerkreis sind üblicherweise Mikroschalter enthalten, die beispielsweise über Nocken oder Steuerkurven betätigt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Magnetventile über Schaltwalzen od. dgl. mittelbar über Relais zu schalten.
Derartige Anordnungen sind sehr aufwendig, weil zusätzlich zu den für Sterilisatoren erforderlichen Druckkreisen eine elektrische Hilfsausrüstung vorgesehen werden muss. Abgesehen davon, dass sich hiedurch auch nach Massgabe der Zeitkonstanten der Steuermittel Verzögerungen ergeben, tritt der Nachteil ein, dass infolge der Vielzahl der erforderlichen Steuerelemente erhöhte Fehlermöglichkeitengegeben sind. Da Sterilisatoren in Krankenhäusern verwenden werden, liegt darüber hinaus ein ausserordentlich schwerwiegender Nachteil der bekanntenAusführungen darin, dass der Arbeitsvorgang des Sterilisators bei Ausfall der elektrischen Anlage unterbrochen wird. In diesem Falle müssen erst zusätzliche Hilfsaggregate angeworfen bzw. Umschaltungen vorgenommen werden.
Keinesfalls lassen aber bekannte Ausführungen einen Notbetrieb durch Handsteuerung in einer Weise zu, dass die übliche Programmschaltung durch einen Handbetrieb aufrecht erhalten wird. Wenn in diesem Falle das Aggregat mit der Vakuumpumpe
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ausfällt, ist ein Ersatz dieser durch eine Wasser- oder Dampfstrahlpumpe möglich.
Ferner sind Sterilisatoranordnungen für mechanischen Betrieb unter Verwendung von Kettenantrieben zur Betätigung einzelner Ventile bekannt. Derartige, durch Kettenantriebe einstellbare Ventile haben eine grosse Zeitkonstante, lassen keine schnelle Programmfolge bzw. keine genaue Steuerung zu und sind ver- hältnismässig gross und erfordern ein grosses Gestell.
Bei bekannten Schaltvorrichtungen für Druckleitungen ist der Ventilkörper starr mit dem Schnappglied verbunden. Das bedeutet, dass bei Betätigung des Schnappgliedes jeweils eine Kraft angesammelt werden muss, welche gegen die Federkraft des Schnappgliedes wirkt und so gross werden muss, dass eine Verlage- rung des Schnappgliedes erreicht wird. Dadurch finden die Umschaltungen schleppend statt, so dass keine genaue Steuerung möglich ist.
- Sofern das Schnappglied durch Druckänderungen an den Anschlüssen umschaltet, ist überhaupt eine
Schaltung in Abhängigkeit von einem Vakuum praktisch unmöglich oder ungewiss, weil dann eine be- stimmte Druckabstimmung Voraussetzung ist, die nicht mit Sicherheit eingehalten werden kann.
Im übrigen ist es beim Umschalten von Vakuumleitungen erforderlich, wenn mehrere Öffnungen gesteuert werden, dass eine schlagartige Umschaltung stattfindet, d. h. bei Öffnung einer Vakuumleitung muss unverzüglich eine andere Leitung geschlossen werden. Wenn nun ein starr an einem Schnappglied angeordnetes Ventil nach Massgabe einer Druckänderung oder auch einer zwangsläufig eingeführten Bewegung die zunächst zögernde Bewegung des Schnappgliedes in seine Totpunktstellung mitmacht, ergibt sich eine Öffnung der umzuschaltenden Anschlüsse für längere Zeit. Dadurcn sind diese bekannten Ausführungen für zahlreiche Anwendungen unbrauchbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und eine Vorrichtung zum Schalten von Druckleitungen zu schaffen, die mit einer praktisch vernachlässigbaren Zeitkonstante schlagartig arbeiten und, obwohl es sich um in einem Druckkreis angeordnete Ventilvorrichtungen handelt, auf kleinstem. Raum schaltleistenartig nebeneinander angeordnet werden können, so dass der bisher nur bei elektrischen Schaltwalzen erreichbare Vorteil einer Zentralsteuerung erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die bewegliche Lagerung des Abschlusskörpers durch eine zwischen diesem und dem Schnappglied vorgesehene Führung geschaffen wird, deren Länge wenigstens dem Weg des Schnappgliedes aus einer Endstellung in die Totpunktlage entspricht.
Dadurch wird eine schlagartige Umschaltung erzielt und die Öffnung des einen Ventils so lange verzögert, bis das Schnappglied seine Umschaltkraft gespeichert hat, die in schlagartiger Auswirkung auf das andere Ventilelement eine momentane Umschaltung bewirkt. Das Spiel des Schnappgliedes zwischen den Ventilelementen ermöglicht dabei, dass schon eine in Richtung auf den zunächst offenen Ventilsitz wirkende Energie entwickelt wird, die unabhängig von der verzögerten oder langsamen Bewegung eines Betätigungselementes für das Schnappglied für eine schlagartige Umsteuerung der beiden Ventile sorgt.
Bei der Erfindung dient somit die schleichende Bewegung eines Betätigungsgliedes nur zur Speicherung der Umschaltkraft bzw. zur Spannung des Umschaltelementes, nämlich des Schnappgliedes, das nach einer genügenden Spannung bzw. Speicherung einer genügend grossen Kraft die Umschaltung schlagartig durchführt, indem das über seine Totpunktlage geführte Schnappglied in die andere Stellung springt.
Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform, in welcher zwei Druckleitungen mittels eines Abschlusskörpers gesteuert werden und die Druckleitungen einander gegenüberliegende Ventilsitze aufweisen, an die der Abschlusskörper wahlweise anlegbar ist, sieht die Erfindung vor, dass der Abschlusskörper mit zwei Ventilelementen versehen ist, welche durch eine Stange unter Einhaltung eines gegenseitigen Abstandes miteinander verbunden sind, wobei die Stange frei beweglich in einer Öffnung eines Teiles des Schnappgliedes angeordnet und so lang in bezug zu dem Bewegungsweg des Schnappgliedes ist, dass dieses seinen Totpunkt überschreitet, bevor ein Teil des Schnappgliedes auf das von einem Sitz abgehobene Ventilelement schlägt, um dieses an seinen Sitz zu bringen und das andere Ventilelement abzuheben.
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verwendbar ist.
In den Figuren werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Vorrichtung besitzt ein im wesentlichen rechteckiges Gehäuse l, das ausser den vorgesehenen Einführungen druckdicht ausgeführt ist. Das Gehäuse hat beispielsweise die oben angeführtenAbmessungen, ist aber nicht auf diese Abmessungen beschränkt. In eine Stirnseite mündet ein Leitungsstutzen 2. der beispielsweise an eine Vakuumquelle oder an den Umgebungsdruck geschaltet werden soll. In gegenüberliegenden Gehäusewänden, in der dar- gestelltenAusführungsform der oberenGehäusewand 3 und der unteren Gehäusewand 4. sind in das Gehäuse Leitungsstutzen 5, 6 druckdicht eingeführt, die an ihrem inneren Ende jeweils einen Ventilsitz 7. 8 aufweisen.
Der Stutzen 6 ist beispielsweise zur Umgebung offen und dient zur Belüftung der Anlage. Der Stutzen 5 ist beispielsweise einteilig mit einem Verteilerstutzen 9 ausgeführt, der quer zur Längsrichtung des Gehäuses 1 auf der oberen Wand 3 liegt. Es ist ersichtlich, dass der Verteilerstutzen 9 gleiche Breite wie das Gehäuse hat, so dass seine Enden unmittelbar mit den Enden benachbarter Verteilerstutzen vonbenachbarten Vorrichtungen verbindbar sind, wenn diese Vorrichtungen unmittelbar nebeneinander angeordnet werden. In einer Reihenanordnung kann dann an das eine Ende der Verteilerstutzen è die Zuleitung zu einer Vakuumquelle angeschlossen werden, während das andere Ende beispielsweise durch einen Pfropfen abdichtbar ist.
Es versteht sich, dass beispielsweise auf der oberen oder unteren Gehäusewand Spannvorrichtungen angeordnet sein können, um das oetlause an einer lentenartigen haltevorrichiung testzuklemmen.
In dem Gehäuse 1 ist ein Abschlusskörper 10 zwischen den Ventilsitzen 7 und 8 hin-und herbewegbar gelagert. Dieser Abschlusskörper besteht beispielsweise aus einem Kunststoffblock. Er ist an einer Blattfeder 11 elastisch aufgehängt oder schwimmend gelagert.
Ein Beispiel für eine schwimmende und federnde Lagerung von Ventilelementen in dem Abschlusskörper 10 ist in Fig. 2 gezeigt. Auf der Federanordnung 11, 18, 19 sind beispielsweise beidseitig. wenn die gegenüberliegenden Ventilsitze 7 und ? angeordnet sind. beispielsweise zylindrische und innen hohle Hülsen 36, 37 angeordnet, deren äussere Öffnungen durch je einenRingflansch 38, 39 eingeschnürt sind. In den Hohlräumen ist jeweils ein Ventilglied mit einem Teller 40 und einem nach innen ragenden Stift 41 geführt. Der Durchmesser des Tellers ist grösser als der Durchmesser der durch die Ringflansche 38, 39 gebildeten Öffnung. Jedes Ventilelement steht unter der Einwirkung einer schwachen Feder 42, die bestrebt ist, den Teller 40 an den Ringflansch 39 bzw. 38 zu drücken.
Wenn das Element von seinem Ventilsitz abgehoben ist, befindet es sich in der in Fig. c2 unten dargestellten Stellung, welche im übrigen der Anordnung gemäss Fig. 1 entspricht. In dieser Anordnung ist der obere Ventilsitz 7 durch das zugeordnete Ventilelement geschlossen. Dieses wird durch die Kraft des Schnappgliedes 11, 18 an den Ventilsitz 7 gepresst, wobei
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angeordnet sind. Der eigentliche Widerlagerteil 16 ist in die Höhe der Blattfeder 11 hochgeführt und liegt vorteilhaft in der erwähnten Mittelebene zwischen den Ventilsitzen 7 und 8, jedoch so mit Abstand von diesen Ventilsitzen, dass sich das eigentliche Widerlager beispielsweise etwa in der Mitte der Länge der
Blattfeder 11 befindet.
Das eigentliche Widerlager ist als Pfanne 17 ausgeführt, die zu dem Abschlusskör- per 10 hin offen ist und in die jeweils das Ende einer durch Wölbung vorgespannten Blattfeder 18, 19 ein- setzbar ist. Das andere Ende dieser Blattfedern 18, 19 ist an dem Abschlusskörper 10 festgelegt.
Gemäss der bevorzugten Ausführungsform sind die zur Aufhängung dienende Blattfeder 11, auch Aufhängungsfeder genannt, und die vorgespannten Blattfedern 18, 19 im Bereich des Abschlusskörpers 10 ein- teilig ausgeführt. Diese Anordnung ist in Fig. 4 in Draufsicht gezeigt. Es ist ersichtlich, dass alle drei Blattfedern aus einem Material gestanzt werden können und durch einen Steg 20 verbunden sind, der als
Träger für den beispielsweise zweiteilig ausgeführten Abschlusskörper dient, vorzugsweise indem beide
Teile mittels durch die Öffnungen 21. 22 in dem Steg hindurchgehende Befestigungsschrauben miteinan- der, entsprechend der Ausführung des Teiles 34 in Fig. 4, verbunden werden. In Fig. 4 ist am freien Ende der Blattfeder 11 der Längsschlitz 23 dargestellt, durch welchen die Einstellschraube 12 hindurchgehen kann.
Beispielsweise durch die obere Wand 3 des Gehäuses 1 ist das als Betätigungsstift 24 ausgeführte Betätigungsglied hindurchgeführt. Dieses Betätigungsglied ist innerhalb einer Dichtungsanordnung 25in senkrechter Richtung, d. h. parallel zur Bewegungsrichtung des Abschlusskörpers 10 bewegbar. Die Dichtunganordnung 25 sitzt in einer hiefür vorgesehenen Haltebuchse 26 in der oberen Gehäusewand.
Der Betätigungsstift 24 ist so ausgeführt, dass sein inneres Ende auf die Blattfeder 11 trifft, die an dieser Stelle beispielsweise eine Auflageverstärkung 27 aufweist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform folgt eine Umschaltung zur Anlage des Abschlusskörpers 10 jeweils an den Ventilsitz 7 oder den Ventilsitz 6. Für diese Ausführungsform greift der Betätigungsstift 24 zwischen der Einstellschraube 12 und derWiderlagerpfanne 17 an dem Schnappglied an. Es ist ersichtlich, dass bei einer Betätigung des Betätigungsstiftes 24 in der gezeigten Stellung die Aufhängefeder 11 nach unten durchgebogen wird und das Schnappglied gespannt wird, bis es über die Totpunktlage hinweggeht, und auf den unteren Teil des Abschlusskörpers 10 schlagend, diesen von dem oberen Ventilsitz abhebt und auf den Ventilsitz 8 bringt. Nach Freigabe des Stiftes 24 zieht die Aufhängefeder 11 das Schnappglied 18, 19 über die Totpunktlage nach oben.
Dann schlägt das Schnappglied mit dem Träger 20 auf den oberen Teil des Abschlusskörpers und bewirkt eine schlagartige Umschaltung an den Ventilsitz 7.
Besonders kurzeSchaltzeiten werden bei der gezeigten Anordnung dadurch erreicht, dass eine gewisse Querbewegung des Abschlusskörpers bei der Durchbiegung der Aufhängungsfeder 11 ein "Kleben" des Abschlusskörpers an dem jeweiligen Ventilsitz verhindert.
Diese Ausführung ist insbesondere von Vorteil, wenn zugleich zwischen Abschlusskörper und Ventilsitz eine hilfsweise magnetische Anziehungskraft durch Ausführung eines Teiles als schwacher Magnet und des andern Teiles aus magnetisierbarem Material vorgesehen ist.
Die bevorzugte Ausbildung des Abschlusskörpers ist in Fig. 5 vergrössert und im Schnitt gezeigt. Dieser Schnitt liegt etwa in der Linie III-III gemäss Fig. l. In Fig. 5 sind lediglich mit den Stutzen 5 und 6 ver- gleichbare Stutzen 28, 29 dargestellt, die Ventilsitze 30. 31 haben. Der Abschlusskörper besteht aus zwei Ventilelementen, hier z. B. Kegeln 32,33, die durch eine Stange 34 miteinander verbunden sind. Die Stange 34 ist frei beweglich durch eine Öffnung 35 in dem Steg 20 der Federanordnung gemäss Fig. 3 geführt.
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in Richtung des Pfeiles 47 angetrieben.
Die Welle 45 ist im wesentlichen senkrecht aber dem Stift 24 in solcher Höhe gelagert, dass der Nocken 44 bei Drehung der Walze den Stift 24 zur Umschaltung des Abschlusskörpers 10 an dem Sitz 8 betätigt. Die Abschlusskörperanordnung wird nach Durchlauf des Nockens 44 wieder freigegeben, so dass der Abschlusskörper 10 in die gezeigte Stellung zurückkehrt.
Es wird darauf hingewiesen, dass ein wesentliches Merkmal der Erfindung darin liegt, dass wenigstens ein Abschlusskörper oder Ventilkegel bzw. ein Ventilelement durch schwimmende Lagerung in Richtung einer senkrecht zu der Ebene des Ventilsitzes verlaufenden Strecke gegenüber dem Schnappglied bewegbar ist und die Länge dieser Strecke wenigstens dem Weg des Schnappgliedes aus einer Endstellung in die Totpunktlage entspricht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Schalten \ ùl1 Leitungen mit Druckdifferenz, vorzugsweise in Steuerkreisen, wobei wenigstens eine mit einem Ventilsitz versehene Öffnung einer Leitung mittels eines in Richtung einer im wesentlichen senkrecht zu derEbene des Ventilsitzes verlaufenden Strecke beweglich und schwimmend auf seinem Betatigungsorgan gelagertenAbsclllulSkorpers abscnllelzbar lSs, der durch einbehllappglled, das in zwei Richtungenwirken kann und nach einerBewegung über eine Totpunktlage schlagartig die WirL'ungs- richtung wechselt, in eine von zwei Stellungen gedrückt wird and in wenigstens einer Stellung mit einem Ventilsitz in Anlage kommt, dadurch gekennzeichnet,
dass die bewegliche Lagerung des Abschlusskörpers durch eine zwischen diesem und dem Schnappglied vorgesehene Führung geschaffen wird, deren Länge wenigstens dem Weg des Schnappgliedes aus einer Endstellung in die Totpunktlage entspricht.