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Dreiweg-Umschaltventil
Die Erfindung betrifft ein Dreiweg-Umschaltventil, dessen Leitungsdurchgänge als Ventilsitze ausgebildet sind, die von Verschlussstücken, beispielsweise über einen durch Elektromagnete ausgelösten Steu- ervorgang wechselweise gesteuert werden, wobei für die Verschlussstücke Mittel zur Druckentlastung vorgesehen sind.
Derartige Ventile werden für die Steuerung von Flüssigkeiten oder Gasen benötigt, wobei sie so ausgebildet sind, dass sie entweder bei Stromeinschaltung öffnen oder schliessen.
Bei solchen Ventilen ist es bekannt, die Abdichtung der Gestänge für die Verschlussstücke und ihre Entlastung über nachgeschaltete Entlastungsräume und besondere Abdichtstellen durchzuführen, ohne in allen Betriebsstellungen dadurch eine volle Entlastung der Verschlussstücke zu erreichen. Die dafür erforderlichen Manscbetten-oder Kolbenabdichtungen sind einseitigen Druckbelastungen ausgesetzt und führen infolgedessen zu Betriebsstörungen, da die aufzubringenden Umschaltkräfte je nach den verschie- denen Drücken schwanken. Die Schaltleistung erhöht sich dadurch und die Magnete können infolge der sich laufend ändernden Reibungswerte die Umschaltung der Verschlussstücke nicht immer mit der notwendigen Sicherheit durchführen.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, bei solchen Dreiwegventilen dafür zu sorgen, dass die Verschlussstücke durch besondere Anordnung, Ausbildung und Querschnitte in allen J3etrf. ebsstellungen, d. h. von der Zuund Ablaufseite aus von dem Druck des zu regelnden Mittels in einer jeweils gewünschten Grösse entlastet sind, ohne dass verwickelte Abdichtvorgänge aber Manschetten od. dgl. und die sich darauf ergebenden Reibungswerte erforderlich werden.
Bei Fünfweg-Ventilenmit zwei Abgängen für zwei Verbraucher ist es bekannt, eine Druckentlastung vorzusehen und zu diesem Zweck die Rückseiten der Ventilsitze mittels eines Kanals miteinander zu verbinden. Bei Dreiweg-Umschaltventilen Ist aber eine Druckentlastung in allen Betriebsstellungen von der Zu-und Ablaufseite her nicht allein mit dieser Massnahme durchzuführen.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass einem mittleren, zwischen zwei äusseren Anschlüssen liegenden und doppelseitig wirkenden Verschlussstück auf gleicher Achse in den äusseren Anschlüssen je ein weiteres nur einseitig wirkendes Verschlussstück mit zusätzlichen Ventilsitzen und gleichen Durchmessern wie das mittlere Verschlussstück zugeordnet ist, von denen das eine im betreffenden Auslass immer geöffnet bleibt, und dass die Rückseite der beiden Ventilsitze mit dem verbleibenden mittleren Anschluss in an sich bekannter Weise über einen Kanal verbunden sind.
Durch diese Ausbildung des Dreiweg-Umschaltventiles wird erreicht, dass das eigentliche Verschlussstück immer entlastet ist, u. zw. nicht nur von der Anschlussstelle aus, sondern auch von allen übrigen Anschlussstellen. Man spricht in einem solchen Fall von einer vollständigen Entlastung des Verschlussstückes vom Zulauf und vom Ablauf aus. Auf diese Weise kann ein solches Dreiweg-Umschaltventil mit seinen Anschlüssen gegenseitig vertauscht werden, man kann also auch bei der mittleren Anschlussstelle (Zu-bzw. Abgang) den Zulauf anbringen und bei einer der beiden andern Anschlussstellen den Ablauf.
Eine solche vollständige Druckentlastung mit der Möglichkeit, die Anschlussstellen zu vertauschen, lässt sich auch nicht erreichen, wenn wie bei bekannten Ausführungen alle Ventilsitze immer in der gleichen Richtung angeordnet sind und dementsprechend schliessen.
Die Verschlussstücke können dabei auf dem Gestänge untereinander mit Bezug auf die Ventilsitze einstellbar sein, wobei die Verschlussstücke mit den Ventilsitzen eine gemeinsame Baugruppe darstellen können, die mit dem Schaltmagneten von oben In eine Gehäuseausnehmung einschiebbar sind. Durch geeignete Abstandshalter zwischen den Ventilsitzen und durch Abdichtringe auf dem äusseren Umfang der
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Ventilsitze ist eine einwandfreie Abdichtung und Trennung der einzelnen Steuerquerschnitte erreichbar.
Man kann durch unterschiedliche Bemessung der beaufschlagten Flächen der Verschlussstücke auch gewisse Differenzkräfte für den Entlastungsvorgang auf die Doppelsitzventile zur Einwirkung kommen lassen, sofern dies erwünscht ist.
Wie im einzelnen die Erfindung ausführbar ist, zeigt mit den für sie wesentlichen Teilen das Aus- führungsbeispiel in der Zeichnung im Schnitt.
In einem Gehäuse 1 ist bei 2 der Zu- und Abgang vorgesehen, während 3 und 4 die weiteren An-
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kann Innerhalb des Gehäuses 1 kann von der Gehäuseoberseite aus, über das Gestänge 5, die Betätigung der Ventile erfolgen. Das Gestänge 5 arbeitet vorzugsweise mit einer elektromagnetischen Schalteinrich- tung, beispielsweise in Form eines Schaltmagneten 6 zusammen, dessen Kolben mit dem Gestänge ge- gebenenfalls unmittelbar verbunden ist. Auf dem Gestänge 5 sind drei oder, falls dies erwünscht ist, auch vier Verschlussstücke 7-9 vorgesehen. VierVerscblussstilcke werden dann vorgesehen, wenn das Verschluss- stück 8 aus räumlichen Gründen unterteilt werden, soll.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das Gehäuse 1 und die Ventilsitze nämlich zwei innere 11 und 12 und zwei äussere 11 und 13 so ausgebildet, dass auf dem Gestänge 5 drei Verschlussstücke ausreichen, so dass das Verschlussstück 8 die beiden inneren Ventilsitze 11 und 12 steuert.
Die Verschlussstücke sind jetzt gegenüber den vier Ventilsitzen 11-13 und den dazugehörenden Steuerwegen so angeordnet, dass in allen Betriebsstellungen von der Zu-und Ablaufseite aus die Verschlussstücke 7-9 völlig druckentlastet sind. Bei der in der Zeichnung dargestellten Stellung ist dies klar erkennbar, da das Verschlussstück 7 in Pfeilrichtung von beiden Seiten von dem zu regelnden Mittel umströmt wird, während die Verschlussstücke 8 und 9 von beiden Seiten in gleicher Weise druckentlastet sind.
Wird über das Gestänge 5 eine Umschaltung der Verschlussstücke in Pfeilrichtung nach oben durchgeführt, dann kehrt sich der Strömungslauf um und in gleicher Weise sind jetzt die ändern Verschlussstücke beaufschlagt und wechselweise tritt wiederum die Entlastung ein.
An Stelle den Verbindungskanal zu den Verschlussstücken 7 und 9 im Gehäuse 1 - wie gezeichnet - von der Anschlussstelle 2 aus vorzusehen, ist es auch möglich, das Gestänge 5 axial zu durchbohren und den Anschluss bei 2 durch eine Querbohrung im Verschlussstück 8 herzustellen. Das Gestänge 5 oberhalb des Verschlussstückes 7 erhält ebenfalls eine Querbohrung. Durch diese Verlegung des Verbindungskanales in das Gestänge 5 kann der Gehäuseaufbau einfacher werden.
Schliesslich ist es noch denkbar, die Verschlussstücke 7 und 9 auf dem Gestänge 5 nicht wie gezeichnet in StIömWlgsI1chtung vom Anschluss 2 aus gesehen zu öffnen, sondern durch Umkehren der Ventilsitze 13 nach aussen, mit dieser Strömungsrichtung zu schliessen, indem die Verschlussstücke 7 und 9 auf dem Gestänge ebenfalls weiter nach aussen rücken. Der Verbindungskanal für das Druckmittel kann wie bisher im Gehäuse 1 oder im Gestänge 5 mit entsprechenden Querbohrungen versehen sein.
Damit wird einmal erreicht, dass für die Schaltvorgänge ldeinere Schaltleistungen benötigt werden und darüberhinaus ist die Schaltzeit, d. h. auch die Umschaltgeschwindigkeit wesentlich erhöht worden. Man kann in dieser Richtung noch einen Schritt weitergehen in der Weise, dass die beaufschlagten Flä-
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der Veyschlussstücke 7 - 9 gegebenenfalls untereinanderschnitte verschieden ausgebildet werden, so dass in der einen oder ändern Schaltstellung je nach Wunsch ein Differenzdruckgefälle verbleibt. Dies kann dazu dienen, gegebenenfalls in dem Endlager das Ver- schlussstück mit einer entsprechenden Kraft festzuhalten.
Es empfiehlt sich, die einzelnen Verschlussstücke 7-9 scheibenförmig auf dem Gestänge 5 untereinander einstellbar, beispielsweise durch einen Schraubvorgang, zu befestigen. Gleichzeitig können die einzelnen Ventilsitze 11-13 ebenfalls scheibenförmig, mit Abstandshaltern, untereinander zwischen die VerscblussstUcke angeordnet sein. Sie werden gemeinsam in eine Bohrung 14 des Gehäuses 1 vqn oben als Baugruppe eingeschoben. Diese Baugruppe ist durch überwnrfajtige Befestigungsmittel 15 in an sich bekannter Weise in dem Gehäuse festgelegt.
Auf diese Weise kann die gesamte Ventilanordnung zur Regelung der einzelnen Querschnitte mit ihren genauen Steuerwegen vorher eingestellt werden, was den Zusammenbau und auch die Überwachung erleichtert.
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