DE2038846C3 - Steuerventil in Mehrwegebauart mit einstellbarer Betätigungskraft - Google Patents

Steuerventil in Mehrwegebauart mit einstellbarer Betätigungskraft

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Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil in Mehrwcgebauart mit je einem Anschluß für mehrere, vorzugsweise zwei, wahlweise zu speisende Arbeitsräume bzw. Verbraucher, dessen axial verschiebbares Verschlußglied ring- oder scheibenförmige Abdichtungen sowie an seinen axialen Enden je eine mit ihrem äußeren Rand im Ventilgehäuse eingespannte, mit ihrem inneren Rand am Umfang des Verschlußglieds aufsitzende Steuermembran trägt, wobei das Ventilgehäuse mehrere, je nach Lage des Verschlußglieds voneinander trennbare Anschlüsse iür die Druckmittelzufuhr sowie die Arbeitsleitung und die Entlüftungsleitung der Verbraucher besitzt, die ausgehend von dem in der Mitte liegenden Anschluß für die Druckmittelzufuhr jeweils nach den beiden axialen Enden zu angeordnet sind,
Mehrwegeventile mit den verschiedensten Dichtftinktionen wie z. B. als Kolbenschieber, Tellerventil, Flachschieber, Plattenventil, Drehschieber usw. sind bekannt. Diese Ventile haben entweder eine harte metallische Abdichtung oder eine elastische Abdichtung und sind je nach Konstruktion leckdicht oder sie haben eventuell auch dauernd sogenannte »Schleichluft«. Die bisherigen Ausführungen haben den Nachteil, daß einerseits Gleitflächen und damit Verschleißstellen vorhanden sind, die schon wegen der Lebensdauer eine regelmäßige Schmierung notwendig machen, und andererseits ist der notwendige Aufwand an Teilen relativ hoch, womit die wirtschaftliehen Kosten ebenfalls hoch sind. Man hat deshalb auch schon in der deutschen Auslegeschrift 1 168 721 die Verwendung von Steuermembranen vorgeschlagen, die zur Führung und Steuerung des Verschlußglieds im Ventilgehäuse vorgesehen sind. Diese
ίο Steuermembranen setzen jedoch der axialen Bewegung des Verschlußglieds in jeder Richtung und jeder Stellung nahezu den gleichen Widerstand entg5gen, so daß hier auch Zwischenstellungen und indifferente bzw. instabile Lagen des Verschlußglieds möglich sind. Bei weiteren Anordnungen nach der deutschen Offenlegungsschrift 2 002 393 hat man die Verwendung von Membranen zur Führung des Verschlußglieds im Ventilgehäuse mit dem Ziel vorgeschlagen, daß bei sich in einer seiner möglichen
»ο extremen Lagen befindendem Verschlußglied der jeweils zwischen den Einspannzonen befindliche Membranabschnitt kappen- oder tassenförmig verformt sind und dadurch einer axialen Verschiebung des Verschlußglieds vom Anschlag weg einen Widerstand entgegensetzt.
Die Erfindung hat sich demgegenüber zur Aufgabe gestellt, ein Ventil der hier in Frage stehenden Art zu schaffen, bei dem die Schnappfähigkeit der Steuermembranen beim Überstellen des ihnen zugeordneten Ventilverschlußglieds aus der einen Endlage in die andere und damit die Funktionsfähigkeit der Steuermembranen beeinflußt und eingestellt werden kann.
Zu dem obengenannten Zweck ist gemäß der Erfindung bei dem neuen Ventil vorgesehen, daß jeweils eine stirnseitige Abschlußkappe eine zur Steuerungsmembran vorspringende Fläche aufweist, die mehr oder weniger weit auf die Membran, die so ausgebildet ist, daß sie sich aus ihrer einen in die andere Endstellung schnappend überstellt, zu oder von dieser weg verstellbar, beispielsweise schraubbar, ist.
Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil eines sehr geringen Aufwands an Teilen, so daß die Kosten bei großer Betriebssicherheit entsprechend gering sind. Fernerhin hat die Erfindung noch den Vorteil, daß die Bewegungen annähernd reibungslos verlaufen, so daß eine laufende Schmierung, z. B. mittels ölnebel, ganz wegfallen kann. Alle diese Vorteile können erzielt werden ohne Inkaufnahme von Leckluft, weil beim neuen Ventil einerseits auf der Servoseite die Steuerluft und die Arbeitsluft hermetisch gegeneinander abgedichtet werden mittels einer Membran und andererseits auch der Druckanschluß im Wechsel zu den Arbeitsanschlüssen leckluftabgedichtet wird durch eine weiche, sich selbst anpassende Dichtung. Die wichtigsten vorteilhaften Merkmale des Erfindungsgegenstands sind vor allem jedoch die Möglichkeit, mit Hilfe der neuen Membrananordnung die Schnappwirkung der Steuerungsmembran beeinflussen und den jeweiligen Erfordernissen anpassen zu können.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung in einer Seitenansicht in einem senkrechten Schnitt gezeigt.
Das erfindungsgemäße Ventil ist als Fünfwege-
ventil ausgebildet und besitzt ein Ventilgehäuse 1, in dessen zentraler Führungsbohrung 2 ein Verschlußglied 3 in Richtung der Pfeile 4 hin und her vcrschieblich geführt ist, das an seinem Umfang ein-
3 4
gespannte ring- oder scheibenähnliche Abdichtungen bran sowohl die Funktion der hermetischen Abdich-
trägt. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Aus- tung zwischen der Steuerleitung und der zugehörigen
führungsbeispiel ist im Ventilgehäuse in der Mitte Arbeiisleitung als auch die Funktion der hermeti-
der Anschluß 5 für die Druckmittelzufuhr vorge- sehen Abdichtung zwischen der Arbeitslcitung und
sehen, während vom mittleren Bereich aus nach den 5 der zugehörigen Entlüftungslcitung erfüllt. Die hohl-
beiden axialen Enden zu gesehen jeweils ein An- zylindrische oder nabenartige Verlängerung 14 bzw.
schluß 6 bzw. 7 für die zu einem Verbraucher füh- 15 der Steucrungsmembran besitzt an der dem
rende Arbeitsleitung und ein Anschluß 8 bzw. 9 für Außenumfang des Verschlußglieds zugewandten
die dem jeweiligen Verbraucher zugeordnete Entlüf- Seite mindestens eine rundumlaufende Dichtungslippe
tungsleitung vorgesehen sind. Bei dem in der Zeich- io 16 t·, 17 c, die am Außenumfang des Verschlußglieds
nung dargestellten Ausfübrungsbeispiel wird das anliegt. Die Steuerungsmembran ist noch am Ver-
Verschlußglied durch Impulse eines Druckmediums, schlußglied zusätzlich verankert, indem an der dem
z. B. Druckluft, verstellt, wobei dieses Druckmedium hohlzylindrischen Vorsprung 14 bzw. 15 abgewand-
durch Steuerleitungen 10 bzw. 11 zugeführt wird. ten Seite eine im Querschnitt hakenartige, z. B. ring-
(Selbstverständlich könnte die Umsteuerung even- 15 förmige Verlängerung 12 c, 13 c vorgesehen ist, die
tuell auch auf anderem Wege erfolgen, z. B. mecha- um eine z. B. bundartige oder scheiben artige vor-
nisch, magnetisch usw.) springende Partie 18, 19 am axialen Ende des Ver-
An den beiden axialen Endbereichen des Ver- Schlußglieds herumgreift und hierbei die Membran
schlußglieds ist jeweils eine, z. B. ringscheibenartige, mit dem Verschlußglied verbindet. Alle diese Teile
Steuerungsmembran 12 bzw. 13 vorgesehen., die mit 30 sind denkbar leicht herzustellen, wie sich aus der
ihrem Innenumfang am Außenumfang des Verschluß- obigen Betrachtung ergibt.
glieds befestigt ist, während ihr Außenumfang am Im mittleren Bereich besitzt das Verschlußglied ein Gehäuse eingespannt ist. Diese Steuerungsmembran einziges, zweckmäßig ringförmiges Abdichtungshat die Gestalt einer Ringscheibe, die bei 12 a bzw. element 20, z. B. in Gestalt eines O-Rings, das in den 13 α am Außenumfang des Verschlußglieds sitzt und 25 beiden Endlagen des Verschlußglieds die jeweilige bei 12 b bzw. 13 b an der Wand der den Schieber Arbeitsleitung von der Zufuhrleitung 5 für das Druckführenden axialen Bohrung 2 des Ventilgehäuses medium trennt, die etwa rechtwinklig zur axialen eingespannt ist. Der mittlere Bereich dieser Membran Führungsbohrung 2 des Verschlußglieds verläuft, woist mit einer hohlzylindrischen Verlängerung 14 bzw. bei das Druckmedium auf seinem Weg von der Zu-15 nach Art einer Nabe versehen, die zur Mitte des 33 fuhrleitung 5 zu einer, den Arbeitsleitungen 6 bzw. 7 Verschlußglieds hin vorspringt und auf dem Außen- die Partien 2 c, 2 b der zentralen Führungsbohrung umfang des Verschlußglieds sitzt. Erfindungsgemäß durchfließen muß. Die Anordnung ist so getroffen, besteht die zum Abschließen der jeweiligen Arbeits- daß das ringförmige Abdichtungselement in den beileitung von der zugehörigen Entlüftungsleitung die- den Endlagen des Verschlußglieds (vom Betrachter nende Abdichtung mit der Steuerungsmembran aus 35 aus gesehen rechts in der Zeichnung) jeweils an einer einem Stück, zu welchem Zweck die Verlängerung 14 der beiden Wände der Zufuhrleitung für das Druckso weit zum mittleren Bereich des Verschlußglieds medium im Bereich der Leitungsmündung in die hin vorspringt, daß sie in einer ersten Endstellung Führungsbohrung (bei der in der Zeichnung dardes Verschlußglieds (in der vom Betrachter der gestellten Lage des Verschlußglieds an der Wand 5 a Zeichnung aus gesehen linken Endstellung des Ver- 40 der Zufuhrleitung 5) von innen her anliegt und hierschlußglieds) den Verbindungskanalabschnitt 2 α zwi- bei den Durchtritt des Mediums in die dieser Seite sehen einer Arbeitsleitung und der zugehörigen Ent- zugeordnete Arbeitsleitung 7 (über den Kanal ablüftungsleitung (bei dem gezeigten Ausführungsbei- schnitt 2 d) unterbindet. Der Mündung der Leitung 5 spiel zwischen den Leitungen 6 und 8) verschließt, liegt eine Ausbuchtung 21 im Gehäuse gegenüber, die diesen Kanalabschnitt hingegen in einer anderen End- 45 zur Aufnahme des in diesen Bereich vorspringenden stellung freigibt, während die Verlängerung 15 den Teils des Abdichtungselements 20 dient. Dieses ist Kanalabschnitt 2 b zwischen den Leitungen 7 und 9 zwischen zwei bundartigen Vorsprüngen 22, 23 am in der ersten Endstellung des Verschlußglieds freigibt Verschlußglied gehalten. Das Ventilgehäuse besteht und in der zweiten Endstellung verschließt. Um dies aus zwei Partien 1 α und 1 b, die unter Zwischenauf besonders einfache Weise konstruktiv durcbzu- 50 schaltung der Dichtung 24 entlang einer Fläche zuführen, ist die radial außen liegende Wand 16 bzw. 17 sammengesetzt sind, die im wesentlichen etwa rechtdes Verbindungskanalabschnitts la bzw. 2 b zwi- winklig zur Gehäuselängsachse verläuft. Diese Parschen Arbeitsleitung und Entlüftungsleitung axial tien können z. B. mittels Schrauben, Verbindungszur Entlüftungsleitung und radial nach außen hin ankern usw. zusammengehalten werden,
unter Bildung einer rechtwinklig zur Längsachse des 55 Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausfüh-Verschlußglieds verlaufenden Anlagefläche 16 a bzw. rungsbeispiel wird das Verschlußglied durch Druck-17 a abgestuft, während die hohlzylindrische Verlän- luftimpulse verstellt die durch die Stcuerleitungen 10, gerung der Membran 14 bzw. 15 an der dem mittle- 11 zugeführt werden. Diese Steuerleitungen münden ren Bereich des Verschlußglieds zugewandten Stirn- jeweils in die Räume 25, 26 im zugehörigen axialen seite durch eine etwa rechtwinklig zur Längsachse 60 Endbereich des Gehäuses, die zwischen der Außendes Verschlußglieds verlaufenden Stirnfläche 16 b fläche der jeweiligen Steuerungsmembran und der bzw. 17 b abgeschlossen ist, die in der einen End- entsprechenden stirnseitigen Abschlußwand der das stellung des Verschlußglieds an der Anlagefläche der Verschlußglicd führeiden axialer. Bohrung enthalten Wandung des Verbindungskanalabschnitts anliegt sind, sie werden hierbei von de. Entlüftungslcitung (vgl. vom Betrachter der Zeichnung aus gesehen 65 des entsprechenden Verbrauchers durch die zugehölinks) und hierbei die Arbeitsleitung von der Ent- rige Steuerungsmembran abgeschlossen. Zur praklüftungsleitung abschließt. Bei einer solchen Anord- tischen Verwirklichung ist die Steuerungsmembran an nung ist also gewährleistet, daß die Steuerungsmem- ihrem Außenumfang zwischen dem Gehäuse bzw.
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dessen Partien 1 α bzw. 1 h und einer Abschlußkappe wobei gleichzeitig hierdurch eine Sprungfunktion er 27 bzw. 28 eingespannt. Darüber hinaus ist die zielt wird. Man kann zu diesem Zweck im Bereich Steuerungsmembran so ausgebildet, daß sie sich aus der Endräume 25, 26 kleine Haftmagnete vorsehen ihrer einen Endstellung in die andere Endstellung die das Vcrschlußglicd in der jeweiligen Endlage schnappend überstellt, zweckmäßigerweise indem 5 festhalten, wobei zur Überwindung ihrer Haltekrafi der in radialer Richtung gemessene Abstand »a« Impulse einer bestimmten Mindeststärke erforderlich zwischen der Einspannstelle »x« des Außcnumfangs sind, die dann natürlich auch ein sprungartiges Vorder Steucrungsmembran am Gehäuse und der Be- schnellen des Verschlußglieds in die andere Endlage festigungssteile »y« des Innenumfangs der Steue- bewirken.
rungsmembran am Verschlußglied um einen solchen io In der Endlage des Verschlußglieds gemäß dei
Betrag kleiner als der Abstand zwischen den einzu- Zeichnung ist die Zufuhrleitung 5 mit der Arbeits
spannenden Partien 12 6 und 13 b am Außenumfang leitung 6 verbunden und von der Arbeitsteilung *
und am Innenumfang der Membran ist. daß die getrennt, die über 9 entlüftet wird. Wenn man einer
Membran in beiden Endlagen im Querschnitt einen Impuls durch die Leitung 11 aufgibt, wird das Vcr
bogenförmigen Verlauf hat und beim Verschieben 15 schlußglied nach links verschoben, so daß die Ent
unter der Wirkung eines Impulses aus der einen End- lüftungslcitung 9 durch die Stirnfläche 17 b abge
lage nach Durchlaufen einer Totpunktlage in die schlossen wird. Die Leitungen 5 und 7 einerseits unc
nriilprp Fmll;top iihpr^rhnnnnt Dip Ahsrhhiftkannfi f\ nnH Ä anHprrrspit«; «;inH milpinnnrlpr vprhiinrlpn
kann zur Steuerungsmembran vorspringende Flächen, zwischen 6 und 5 ist die Verbindung durch der
z.B. Flachen 27 a, 27 b besitzen, die zum Verändern 20 O-Ring 20 unterbrochen. Das Umschalten geschieh
der Schnappfähigkeit der Membran auf diese zu oder jeweils plötzlich und sprunghaft, nach Art eine:
von dieser weg verstellbar sind. z. B. indem die Ab- Schnappglieds.
schlußkappe mehr oder weniger weit auf die Mem- Das erfindungsgemäße Ventil kann mit Speiche
bran zu oder von dieser weg schraubbar ist, zweck- oder mit dominierendem Speicher, als Negator, posi
mäßigerweise indem die zu ihrer Halterung dienen- 35 tiv gesteuert, mit Rückschaltfunktion usw. verwen
den Schrauben, Zuganker usw. mehr oder weniger det werden. Das Ventil kann direkt an einer Trag
stark angezogen werden. Es ergeben sich dann ver- wand, mit rogenannten Stecktüllen, mit Hilfe eine
schiedene Variationsmöglichkeiten. Flanschplatte mit Gewinde, mit Hilfe einer Batterie
Die Selbsthaltung in den Endlagen des Verschluß- platte mit Gewinde usw. an einer Halterung befestig
glieds kann durch magnetische Kraft erzeugt werden, 30 werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

  1. Patentansprüche:
    |. Steuerventil in Mehrwegebauart mit je einem Anschluß für mehrere, vorzugsweise zwei, wahlweise zu speisende Arbeitsräume bzw. Verbraucher, dessen axial verschiebbares Verschlußglied ring- oder scheibenförmige Abdichtungen sowie an seinen axialen Enden je eine mit ihrem äußeren Rand im Ventilgehäuse eingespannte, mit ihrem inneren Rand am Umfang des Verschlußglieds aufsitzende Steuermembran trägt, wobei das Ventilgehäuse mehrere, je nach Lage des Verschlußglieds voneinander trennbare Anschlüsse für die Druckmittelzufuhr sowie die Arbeitsleitung und die Entlüftungsleitung der Verbraucher besitzt, die ausgehend von dem in der Mitte liegenden Anschluß für die Druckmittelzufuhr jeweils nach den beiden axialen Enden zu angeordnet sind, dadurchgekennzeichnet, daß jeweils eine stirnseitige Abschlußkappe (27 bzw. 28) eine zur Steuerungsmembran (12 bzw. 13) vorspringende Fläche (27 a, 27 ft) aufweist, die mehr oder weniger weit auf die Membran, die so ausgebildet ist, daß sie sich aus ihrer einen in die andere Endstellung schnappend überstellt, zu oder von dieser weg verstellbar, beispielsweise schraubbar ist.
  2. 2. Steuerventil nach Anspruch 1, bei dem die Membran im Bereich des inneren Randes einen nabenartigen, einstückig mit ihr ausgebildeten und als Dichtung wirkenden Axialfortsatz aufweist, dadurch gekennzeichnet daß sich der Axialfortsatz (14,15) der Steuerinembran (12,13) so weit zum mittleren Bereich des Verschlußglieds hin erstreckt, daß er in dessen einer Endstellung den Verbindungskanal (2 a) zwischen Arbeitsleitung (6) und Entlüftungsleitung (8) verschließt, diesen Kanal hingegen in der anderen Stellung freigibt.
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