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Druckabhängig schaltendes Dreiwegeventil
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Die Erfindung bezweckt nun die Beseitigung dieses Nachteiles. Sie geht dabei von der Erkenntnis aus, dass die genannten Störungen der Schaltbewegungen des Steuerkolbens durch die Einwirkung des beim Entlüften vor dem Entlüftungsanschluss entstehenden Strömungs-bzw. Staudruckes auf den die zusätzliche Steuerkraft übertragenden Kolben bzw. auf die Membran verursacht werden. Erfindungsgemäss wird dadurch Abhilfe geschaffen, dass der die zusätzliche Steuerkraft übertragende Kolben bzw. die Membran od. dgl. durch eine Zwischenwand gegen den zwischen dem Steuerkolben und dem Entlüftungsanschluss liegenden Raum abgeschirmt ist.
Die bei der Entlüftung auftretende Strömung lässt daher den Kolben, die Membran od. dgl. praktisch unbeeinflusst und ein sich im genannten Raum allenfalls bildender Staudruck wirkt lediglich auf den Steuerkolben, so dass in vorteilhafter Weise ein schnelles und sicheres Schliessen des Druckquellenanschlusses erzielt wird und ein Verharren des Steuerkolbens in einer Zwischenstellung nicht auftreten kann. Durch die erfindungsgemässe Massnahme wird somit eine ungestörte Schaltbewegung des Steuerkolbens und damit eine genaue Einhaltung der eingestellten Druckdifferenz sichergestellt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der zwischen dem Kolben, der Membran od. dgl. und der Zwischenwand gebildete Raum entlüftet sein, wobei er vorzugsweise mit dem Entlüftungsanschluss in Verbindung steht. Es wird dadurch vermieden, dass sich in diesem Raum, z. B. infolge der Bewegungen des Kolbens bzw. der Membran, ein diesen entgegenwirkender Druck ausbildet.
Weiterhin kann erfindungsgemäss die Kolbenstange die Zwischenwand mit Spiel durchsetzen und im Bereich derselben mit Rillen od. dgl. versehen sein, so dass nachteilige Reibungskräfte zwischen der Kolbenstange und der Zwischenwand vermieden werden, gleichzeitig jedoch ein Hindurchtreten von grösseren Mengen des Druckmittels durch das vorhandene Spiel verhindert wird.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Zwischenwand von einem in das Gehäuse eingesetzten Zwischenstück gebildet sein, an welchem vorzugsweise auch der die Verbindung zum Entlüftungsanschluss herstellende Sitz des Steuerkolbens vorgesehen ist. Dabei ist gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das Zwischenstück zylindrisch ausgebildet und weist an den Stirnseiten je eine zylindrische Ausnehmung auf, die durch die mit einer Bohrung für den Durchtritt der Kolbenstange versehene Zwischenwand getrennt sind und von welchen die dem Steuerkolben zugekehrte Ausnehmung über wenigstens eine einen Drosselquerschnitt bildende Bohrung und die andere Ausnehmung über wenigstens eine weitere Bohrung mit dem Entlüftungsanschluss in Verbindung steht.
Diese Ausbildung ermöglicht eine einfache Herstellung des Gehäuses, welches dabei lediglich eine zylindrische Sitzfläche für das Zwischenstück aufweist ; ausserdem kann das Zwischenstück selbst in vorteilhafter Weise getrennt hergestellt werden, wobei der Querschnitt der den Abströmanschluss mit dem Entlüftungsanschluss verbindenden Bohrun- gendemgewünschten, auf den Steuerkolben wirkenden Staudruck entsprechend gewählt werden kann. Das Zwischenstück kann erforderlichenfalls auch gegen ein anderes mit'mehreren Bohrungen oder einem andern Durchströmquerschnitt ausgetauscht werden, wodurch das Dreiwegeventil verschiedenen Anforderungen einfach angepasst werden kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigen Fig. 1 das erfindungsgemässe Dreiwegeventil im Längsschnitt, Fig. 2 ein Detail in grösserem Massstab, ebenfalls im Längsschnitt und
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den, mehrfach abgesetzten Bohrung 2 versehen ist, die an den Stirnseiten des Gehäuses 1 durch eingeschraubte Verschlusskappen 3 und 4 abgeschlossen ist. Zur Abdichtung der Verschlusskappen 3,4 sind Dichtringe 5 und 6 vorgesehen. Im Innern der Bohrung 2 ist der Steuerkolben 7 mit Spiel zwischen seinen beiden Ventilsitzen 8 und 9 verschiebbar gelagert. Der Ventilsitz 8 wird von der Verschlusskappe 4 gebildet, die mit einer Bohrung 10 versehen ist, welche über entsprechende Kanäle mit dem Druckquellenanschluss 11 in Verbindung steht.
Der Ventilsitz 9 befindet sich hingegen auf einem Zwischenstück 12, das in das Gehäuse 1 eingesetzt und an einem Absatz desselben durch die Verschlusskappe 3 festgespannt ist. Zur Einstellung des Hubes des Steuerkolbens 7 sind zwischen der Verschlusskappe 4 und einem Absatz des Gehäuses 1 auswechselbare Beilageringe 13 vorgesehen. Der Verbraucheranschluss 14, der von der Bohrung 2 radial nach aussen führt, ist mit dem um den Steuerkolben 7 herum gebildeten Ringraum verbunden, während der Entlüftungsanschluss 15 im Bereich des Zwischenstückes 12 liegt.
Der Steuerkolben 7 wird über eine Kolbenstange 16, die unter Zwischenschaltung einer Kugel 17 auf den Steuerkolben 7 wirkt, durch die Kraft einer Schraubenfeder 18 belastet, welche ihn auf den Ventilsitz 8 drückt. Die Feder 18 ist konzentrisch um die Kolbenstange 16 herum angeordnet und stützt sich an ihrem oberen Ende gegen eine in die Verschlusskappe 3 eingeschraubte hohle Spindel 19 ab. Mittels der Spindel 19, die durch einen Dichtring 20 gegen die Verschlusskappe 3 abgedichtet ist, kann die Vorspan-
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nung der Feder 18 und damit die durch diese auf den Steuerkolben 7 ausgeübte Rückführkratt eingestellt werden.
Zur Sicherung der Einstellung dient eine Gegenmutter 21, Am unteren Ende wirkt die Feder 18 über eine Scheibe 22 auf einen Absatz der Kolbenstange 16, auf welchen zwei Schraubenmuttern 23 und 24 aufgeschraubt sind, die zum Festklemmen einer Membran 25 dienen. Die Membran 25 ist an ihrem Innenrand zwischen einem Bund 26 der Kolbenstange 16 und einem Membranteller 27 eingespannt und wird an ihrem Aussenumfang durch das Zwischenstück 12 und eine zwischen diesem und der Verschlusskappe 3 eingelegte Scheibe 28 gehalten. Zwischen der Scheibe 28 und der abgeschrägten Stirnfläche der Verschlusskappe 3 ist ein Dichtring 29 eingelegt. Die Membran 25 dichtet den Innenraum 30 der Verschlusskappe 3 gegen den Entlüftungsanschluss 15 ab.
Der Innenraum 30 steht über einen Kanal 31 mit einem weiteren Anschluss 32 in Verbindung, über welchen in den Innenraum 30 ein unter Druck stehendes Steuermittel zugeführt werden kann, welches die Membran 25 beaufschlagt und dadurch eine zur Kraft der Feder 18 zusätzliche Steuerkraft auf den Steuerkolben 7 ausübt.
Das in den Fig. 2 und 3 in grösserem Massstab dargestellte Zwischenstück 12 ist zylindrisch ausgebildet und weist an seinen Stirnseiten je eine zylindrische Ausnehmung 33 und 34 auf. Die beiden Ausnehmungen 33,34 sind durch eine Zwischenwand 35 getrennt, die mit einer Bohrung 36 für den Durchtritt der Kolbenstange 16 versehen ist.
Wie aus Fig. l ersichtlich ist, durchsetzt die Kolbenstange 16 die Bohrung 36 mit Spiel und ist in diesem Bereich mit Rillen 37 versehen, die als Labyrinthdichtung wirken. Die Ausnehmung 34 besitzt nach aussen zu eine konische Erweiterung, welche den Ventilsitz 9 für den Steuerkolben 7 bildet. An der Aussenseite des Zwischenstückes 12 sind zwei voneinander getrennte Umfangsnuten 38 und 39 vorgesehen, von welchen die Umfangsnut 38 über sechs Bohrungen 40 mit der Ausnehmung 33 und die Umfangsnut 39 über zwei Bohrungen 41 mit der Ausnehmung 34 in Verbindung. steht. Die Bohrungen 40 und 41 sind, wie aus Fig. 3 hervorgeht, um den Umfang des Zwischenstückes 12 gleichmässig verteilt angeordnet.
Im eingebauten Zustand des Zwischenstückes 12 gemäss Fig. 1 verbinden die Bohrungen 41 über die Umfangsnut 39 den zwischen der Zwischenwand 35 und dem Steuerkolben 7 liegenden Raum und die Bohrungen 40 über die Umfangsnut 38 den Raum zwischen der Membran 25 und der Zwischenwand 35 mit dem Entlüftungsanschluss 15.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemässenDreiwegeventils unterscheidet sich dem Prinzip nach nicht von jener der bekannten Ausführungen dieser Bauart. Sobald der Druck des durch den Druckquellenanschluss 11 zugeführten Mediums, z. B. des Fördermediums eines Kompressors, den eingestellten Wert übersteigt, wird der Steuerkolben 7 vom Ventilsitz 8 gegen die Kraft der Feder 18 abgehoben und dichtend auf den Ventilsitz 9 gedrückt. Dadurch wird der Druckquellenanschluss 11 mit dem Verbraucheranschluss 14 verbunden, sodass die an diesen angeschlossenen Regelgeräte, z. B. ein den Antriebsmotor des Kompressors stillsetzender Schalter oder eine das Saugventil des Kompressors abhebende Vorrichtung, druckbeaufschlagt und betätigt werden.
Wenn der auf den Steuerkolben 7 wirkende Druck so weit abgesunken bzw. die auf den Steuerkolben wirkende Rückführkraft so weit angestiegen ist, dass die durch die Feder 18 und allenfalls einen auf die Membran 25 wirkenden zusätzlichen Steuerdruck auf den Steuerkolben 7 ausgeübte Rückfühlkraft überwiegt, wird der Steuerkolben 7 wieder in seine Ausgangslage zurückbewegt, in welcher er durch die Rückführkräfte auf den Ventilsitz 8 dichtend aufgedrückt wird. Der die zusätzliche Steuerkraft liefernde Druck wird zweckmässig erst dann auf die Membran 25 aufgebracht, wenn sich der Steuerkolben 7 vom Ventilsitz 8 abgehoben hat und am Ventilsitz 9 fest anliegt. Nach erfolgter Rückschaltung wird die zusätzliche Steuerkraft wieder ausser Wirkung gesetzt.
Vorteilhaft kann dabei der Anschluss 32 über eine Leitung oder einen Kanal, der auch im Gehäuse 1 selbst vorgesehen sein kann, mit dem Verbraucheranschluss 14 verbunden sein. Durch diese an sich bekannte Massnahme können oftmals erwünschte kleine Druckdifferenzen erzielt werden.
Sobald der Steuerkolben 7 in seine usgangslage auf dem Ventilsitz 8 zurückgekehrt ist, steht der Verbraucheranschluss 14 mit dem Entlüftungsanschluss 15 in Verbindung, so dass das Druckmittel aus den an den Verbraucheranschluss 14 angeschlossenenRegelgeräten durch den Ventilsitz 9 zum Entlüftungsanschluss 15 strömen kann. Die zwischen dem Ventilsitz 9 und der Membran 25 liegende Zwischenwand 35 verhindert dabei, dass der beim Abströmen des Druckmittels auftretende Strömungsdruck und ein sich dabei allenfalls bildender Rückstau die Membran 25 beaufschlagt und auf diese eine der Kraft der Feder 18 entgegenwirkende Kraft ausübt. Dadurch wird eine Verkleinerung bzw. Änderung der auf den Steuerkolben 7 wirkendenRückführkraft verhindert.
Es wird auch vermieden, dass der Steuerkolben 7 vor Erreichung des eingestellten, durch das durch den Druckquellenanschluss 11 zugeführte Druckmittel auf ihn ausgeübten
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Druckes vom Ventilsitz 8 abgehoben wird und allenfalls Flatterbewegungen od. dgl. ausführen kann.
Der Raum zwischen der Membran 25 und der Zwischenwand 35 steht über die Bohrungen 40 und die Umfangsnut 38 mit dem Entlüftungsanschluss 15 in Verbindung, so dass sich in diesem Raum auch bein Eindringen von Druckmittel durch das Spiel zwischen der Zwischenwand 35 und der Kolbenstange 16 keir schädlicher Druck ausbilden kann. Um das Festhalten des Steuerkolbens 7 in der Schliessstellung zu verbessern, können die den Raum unterhalb der Zwischenwand 35 mit dem Entlüftungsanschluss 15 verbindenden Bohrungen 41 einen verhältnismässig kleinen Querschnitt aufweisen, so dass sie eine Drosselstelle für das zum Entlüftungsanschluss 15 strömende Druckmittel bilden und sich im Raum zwischen dem Steu- erkolben 7 und der Zwischenwand 35 ein Druck aufbauen kann, der den Steuerkolben 7 an den Ventilsitz 8 anpresst.
Durch die Anordnung der Zwischenwand 35 und gegebenenfalls auch durch das Ausbildet eines Drosselquerschnittes wird somit die Funktion des Dreiwegeventils wesentlich verbessert. Das erfin- dungsgemässe Dreiwegeventil zeichnet sich daher durch eine genaue Einhaltung des eingestellten Einschaltdruckes und der eingestellten Druckdifferenz aus.
Im Rahmen der Erfindung kann das erfindungsgemässe Dreiwegeventil auch für andere als die beschriebenen Zwecke verwendet werden, Beispielsweise kann durch den Druckquellenanschluss 11 ein unter konstantem Druck stehendes Druckmittel zugeführt und der Steuerkolben 7 durch entsprechende Än- derung des durch den Anschluss 32 zugeführten, auf die Membran 25 wirkenden zusätzlichen Steuerdrukkes gesteuert werden. An Stelle der Zuführung eines unter Druck stehenden Steuermittels kann der Anschluss 32 auch mit einer Vakuumpumpe od. dgl. in Verbindung stehen, so dass die Steuerung des Steuerkolbens 7 durch einen im Raum 30 vorhandenen, sich ändernden Unterdruck erfolgt.
PATENTANSPRÜCHE : l. Druckabhängig schaltendes Dreiwegeventil mit einem Gehäuse und einem in diesem angeordneten doppelsitzigen Steuerkolben, der in der einen Endlage einen Druckquellenanschluss mit einem Verbrau- cheranschluss, in der andern Endlage den Verbraucheranschluss mit einem besonderen Entlüftungsanschluf verbindet und über eine Kolbenstange durch die Kraft einer Feder gegen den Druckquellenanschluss gedrückt wird, wobei eine in Richtung der Federkraft wirkende zusätzliche Steuerkraft durch einen Hilfs- druck über einen Kolben, eine Membran od. dgl. auf die Kolbenstange übertragen wird, dadurch gekenn- zeichnet, dass der die zusätzliche Steuerkraft übertragende Kolben bzw. die Membran (25) od. dgl.
durct eine Zwischenwand (35) gegen den zwischen dem Steuerkolben (7) und dem Entlüftungsanschluss (15) liegenden Raum abgeschirmt ist.