AT396171B

AT396171B - Patronenventil

Info

Publication number: AT396171B
Application number: AT25591A
Authority: AT
Original assignee: Weber Guenter
Priority date: 1991-02-06
Filing date: 1991-02-06
Publication date: 1993-06-25
Also published as: ATA25591A

Description

AT 396 171B

Die Erfindung betrifft ein druckkompensiertes Patronenventil mit einem Ventilgehäuse, in dem eine Ventilspindel axial geführt ist, welche an ihrem einen Ende einen Ventilkegel aufweist, dessen Dichtfläche in der Schließstellung an ein»: an der Gehäuseinnenseite ausgebildeten Ringkante anliegt, wobei ein zwischen Ventilspindel und Gehäuse vorgesehener Ringraum zur einen Seite der Ringkante über eine Anschlußbohrung einen 5 Druckanschluß des Ventiles darstellt und der Mündungsraum der die Ventilspindel aufhehmenden Gehäusebohrung zur anderen Seite der Ringkante einen weiteren Druckanschluß des Ventiles darstellt, und wobei eine Druckausgleichsbohrung den Mündungsraum mit einem Gegendruckraum im Ventilgehäuse verbindet, der das dem Ventilkegel abgekehrte Ventüspindelende umgibt

Bei Patronenventilen (Cartridge-Ventilen) nach einem nicht vorveröffentlichten älteren Vorschlag wird die 10 Druckkompensation dadurch erreicht, daß die Druckausgleichsbohrung in der Ventilspindel axial verläuft und auf diese Weise den Druckraum auf der einen Seite der Ventilspindel mit dem Gegendruckraum auf der anderen Seite der Ventilspindel verbindet wodurch sich die Kraftwirkung des Betriebsdruckes auf die Ventilspindel kompensiert und zur Ventilspindelbetätigung lediglich die Kraft zur Verschiebung der Ventilspindel erforderlich ist Solche druckkompensierten Patronenventile können nicht mit einer Rückschlagfunktion ausgestattet werden, weil der 15 Rückschlagweg im Inneren der Ventilspindel verlaufen müßte und dort bereits die Druckausgleichsbohrung liegt

Die Erfindung setzt sich daher zum Ziel, ein Patronenventil der einleitend angegebenen Art zu schaffen, das sowohl eine Druckkompensation als auch in einer Richtung eine Rückschlagfunktion aufweist Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Druckausgleichsbohrung im Ventilgehäuse verläuft und daß in der Ventilspindel ein den Ringraum mit dem Mündungsraum verbindender Kanal ausgebildet ist dessen Öffnung 20 zum Mündungsraum durch eine fedetbelastete Kugel oder einen federbelasteten Kegel verschlossen ist

Auf diese Weise wird ein Patronenventil geschaffen, das einfach und kompakt aufgebaut und dabei druckkompensiert ist und einen Rückschlagweg aufweist. Die Erfindung läßt sich sowohl bei 2/2-Wege-Ventilen als auch bei 2/3-Wege-Ventilen einsetzen und ermöglicht in einer Richtung einen freien Durchfluß, sobald die Vorspannkraft der Feder durch den Betriebsdruck überwunden ist, während gleichzeitig die normale 2J2-Wege- bzw. 2/3-We-25 ge-Funktion erhalten bleibt

In bevorzugter Weise wird die Rückschlagventilfunktion »zielt indem am Ventilspindelkopf vor der Kanalöffnung eine perforierte Kappe vorzugsweise einstöckig angesetzt ist die die Vorspannfeder aufnimmt, welche die Kugel bzw. den Kegel gegen die Kanalöffnung drückt Auf diese Weise läßt sich das erfindungsgemäße Pätronen-ventil ohne großen Umrüstaufwand für die Herstellungswerkzeuge fertigen. 30 Alternativ kann die Vorspannfeder im Kanal angeordnet sein und die Kugel bzw. den Kegel gegen eine an der Kanalinnenseite vor der Kanalöffnung vorspringende Ringkante drücken. Durch diese Gestaltung wird die Durchflußrichtung des Rückschlagweges umgekehrt wenn diese Ventilfunktion »forderlich ist

Eine besonders einfache Gestaltung des erfindungsgemäßen Ventiles »gibt sich, wenn die Ventilaufiiahme, in welche das Ventil eingesetzt ist, in die Ventilkonstruktion einbezogen wird, indem die Vorspannfeder in der 35 Ventilaufnahme zwischen dem Boden und dem Ventilspindelkopf angeordnet ist und die Kugel bzw. den Kegel gegen die Kanalöffnung drückt

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 3 40 zur Hälfte eine Außenansicht und zur Hälfte einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform der Erfindung, die in eine ausschnittsweise dargestellte Ventilaufnahme eingesetzt ist

Das in Fig. 1 gezeigte Ventil weist ein Ventilgehäuse (1), (2) auf, dessen Oberteil (1) mit dem Unterteil (2) einstückig ausgeführt ist D» Oberteil (1) weist an seinem oberen Ende einen Endflansch (3) und an seinem unteren Ende einen Einschraubabschnitt (4) mit einem Außengewinde (5) mit standardisierten Außenabmessun- 45 gen auf, so daß der obere Teil (1) mitsamt dem angesetzten Unterteil (2) in eine standardisierte (in Fig. 1 nicht dargestellte) Ventilaufnahme einschraubbar ist Ein O-Ring (6) gewährleistet ein»! dichten Sitz des Endflansches (3) in der Ventilaufnahme. Ventile mit diesem Gehäuseaufbau w»den auch Einschraub-Patronenventile (Cartridge-Ventile) genannt

Der Gehänseunterteil (2) hat geringeren Außendurchmesser als der Gehäuseoberteil (1) und bildet daher im 50 eingeschraubten Zustand einen unteren Ventilabschnitt (7) verringerten Außendurchmessers, an dessen unterem

Ende ein in einer Umfangsnut verlaufender O-Ring (8) angeordnet ist. Dies» O-Ring (8) dient zu umfangsseitig»! Abdichtung des unteren Abschnittes (7) in einem Bohrungsabschnitt verringerten Durchmess»s der V»itilaufhahme.

Die Gehäuseteile (1), (2) sind von ein» zentralen, mehrfach abgesetzten Bohrung (9) durchsetzt in der eine 55 Ventilspindel (10) axial verschiebbar geführt ist Die Spindel (10) hat an ihrem unteren Ende einen Abschnitt (11) verringerten Durchmessers, der in einen Spindelkopf (12) mit erweitertem Durchmess» mündet. Die an den Abschnitt (11) grenzende obere Kante des Spindelkopfes (12) ist abgeschrägt so daß sie eine kegelstumpfförmige Fläche (13) bildet die dem Spindelkopf (12) die Funktion eines Ventilkegels verleiht Dieser Spindelkopf bzw. Ventilkegel (12) bewegt sich in einem Abschnitt (14) erweiterten Innendurchmessers des 60 Gehäuseunterteiles (2) und liegt in der Schließstellung des Ventiles mit d» als Dichtfläche dienenden kegel-stumpfförmigen Fläche (13) an einer Ringkante (15) an. Die Ringkante (15) wird durch den Übergang vom erweiterten Bohrungsabschnitt (14), in dem sich der Ventilkegel (12) bewegt zum axialen Bohrungsabschnitt -2-

AT 396 171 B gebildet, in dem sich die Ventilspindel (10) bewegt.

Die Ventilspindel (10) weist in ihrem oberen Abschnitt einen durch einen Klemmring (16) festgelegten Flansch (17) auf, der eine Rückholfeder (18) festlegt, deren anderes Ende an einem Absatz (18') an der Innenseite des Einschraubabschnittes (4) abgestützt ist. Auf diese Weise wird die Ventilspindel (10) in Richtung nach oben vorgespannt, so daß die Dichtfläche (13) des Ventilkegels (12) gegen die Ringkante (15) des Gehäuseunterteiles (2) gepreßt wird. Der ringförmige Ventilspalt zwischen Dichtfläche (13) und Ringkante (15) ist daher in der gezeigten Ruhestellung geschlossen.

Der Mündungsraum (19) unterhalb des Ventilkegels (12) stellt den einen Druckanschluß des Ventiles dar, und der Ringraum (20), der oberhalb des Ventilspaltes im Bereich des Spindelabschnittes (11) verringerten Durchmessers gebildet wird, ist mit einer radialen Bohrung (21) versehen, welche einen weiteren Druckanschluß des Ventiles darstellt. Der im Ringraum (20) herrschende Druck wirkt gleichzeitig auf die obere und die untere Flankenfläche des Spindelabschnittes (11) und wird dadurch in seiner Wirkung auf die Spindel (10) kompensiert.

Der Mündungsraum (19) steht erfindungsgemäß über eine im Ventilgehäuse (1), (2) verlaufende Druckausgleichsbohrung (23) mit einem Gegendruckraum (24) in Verbindung. Dieser Gegendruckraum (24) wird durch einen Bohrungsabschnitt vergrößerten Durchmessers im Gehäuseoberteil (1) gebildet und nimmt das obere Ende der Ventilspindel (10) samt der Vorspanneinrichtung (16 - 18) auf. Auf diese Weise wird der an dem einen Ventilanschluß, dem Mündungsraum (19), herrschende Druck auf beide Seiten der Ventilspindel geleitet und kompensiert.

Durch die Druckkompensation der Anschlüsse (19) und (21) wirkt bei Druckbeaufschlagung des Ventiles in jeder Durchströmungsrichtung keine axiale Kraft auf die Spindel. Die Ventilverschlußkraft wird daher nur durch die Federkraft der Vorspannfeder (18) aufgebracht.

Die Gehäusebohrung (9) besitzt im Bereich des Endflansches (3) ein Innengewinde (25) zur Aufnahme eines endseitig mit einem Außengewinde versehenen, aus nicht magnetischem Stahl bestehenden, im wesentlichen rohrförmigen Gehäuses (26) einer auf die Ventilspindel (10) axial einwirkenden Betätigungseinrichtung (27). Im Anschluß an das Innengewinde (25) ist in der Gehäusebohrung (9) eine Ringnut eingearbeitet, in der ein Dichtungsring (28) liegt.

Die in den Endflansch (3) eingeschraubte Stirnseite (29) des Gehäuses (26) wird von einem Endflansch (30) einer in das Gehäuse (26) eingeschobenen Hülse (31) hintergriffen. Die Hülse (31) ist an ihrem anderen Ende zu einer Gleitführung (32) für das verjüngte obere Ende der Spindel (10) verengt, welches an einem Kern (33) zur Anlage kommt, der im Gehäuse (26) verschiebbar geführt ist. Der Kern (33) ist aus magnetisierbarem Material, z. B. Weicheisen, gefertigt. Auf das Gehäuse (26) ist eine (nicht dargestellte) Magnetspule aufgeschoben, die durch eine (ebenfalls nicht dargestellte) Gewindemutter fixiert wird, die auf das mit einem Außengewinde (34) versehene obere Ende des Gehäuses (26) geschraubt wird. Bei elektrischer Speisung der Magnetspule werden der Kern (33) und damit die Ventilspindel (10) nach unten gedrückt

Zur Abdichtung des Ventilausgangsanschlusses (21) gegenüber den Druckräumen (19), (24) ist eine Gleitringdichtung (35) vorgesehen, welche die Spindel (10) abdichtend umschließt

Erfindungsgemäß wird durch die folgende Anordnung eine Rückschlagfunktion vorgesehen: In der Ventilspindel (12) ist ein Kanal (36) ausgebildet, der den Mündungsraum (19) mit dem Ringraum (20) verbindet Der Kanal (36) wird durch eine axiale Sackbohrung, die von der Stirnseite des Spindelkopfes (12) ausgeht und eine radiale Bohrung, die von der Spindelwand im Bereich des Abschnittes (11) ausgeht gebildet

An der Stirnseite des Spindekopfes (12) ist vor der Öffnung (37) des Kanales (36) eine perforierte Kappe (38) einstückig angesetzt In der Kappe (38) ist eine Vorspannfeder (39) angeordnet die einen Dichtkegel (40) von unten gegen die Kanalöffnung (37) drückt. Bei der gezeigten Ausführungsform wird die Kappe (38) durch ein seitlich gelochtes Rohrstück (41) gebildet, das durch eine zentral gelochte Scheibe (42) abgeschlossen ist, welche durch einen Spannring (43) gehalten wird, der in einer Ringnut an der Innenseite des Rohrstückes (41) einrastet Im Mittelloch der Scheibe (42) ist ein Stift (44) geführt, auf welchen die Feder (39) aufgezogen ist und welcher den Dichtkegel (40) trägt.

Dieser Aufbau ergibt die Funktion eines druckkompensierten 2/2-Wege-Ventiles mit Rückschlagfunktion.

Bei der Ausführungsform der Spindel (12) nach Fig. 2 ist die Rückschlagfunktion entgegengesetzt zu der nach Fig. 1 gerichtet. Die Vorspannfeder (39) ist hier im Inneren des Kanales (36) angeordnet und drückt eine Dichtkugel (45) gegen eine an der Kanalinnenseite vor der Kanalöffnung (37) vorspringende Ringkante (46). Die Ringkante (46) wird durch die Innenkante eines in die Kanalöffnung (37) eingesetzten Reifens (47) gebildet, der durch einen Spannring (48) gehalten wird, welcher in einer innenseitigen Ringnut in der Kanalöffnung (37) einrastet.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit vereinfachtem Aufbau bei gleicher Funktion. Das Gehäuse (26) ist einstückig mit dem Oberteil (1) ausgebildet, der keinen abgesetzten Endflansch, sondern nur mehr ein Außengewinde (5) aufweist. Der Unterteil (2) des Ventilgehäuses ist vom Oberteil (1) getrennt und in diesen eingesetzt, wobei ein Dichtring (49) zur gegenseitigen Abdichtung vorgesehen ist. Der Unterteil (2) ist seinerseits einstückig mit der Hülse (31) und der Gleitführung (32) ausgebildet. Wieder verläuft die Druckausgleichsbohrung (23) im Ventilgehäuse (1), (2), insbesondere im Unterteil (2) mit der angesetzten Hülse (31) und Gleitführung (32), und der Kanal (36) für den Rückschlagweg in der Spindel (10). Die -3-

Claims

AT 396 171B Kanalöffnung (37) zum Mündungsraum (19) wird hier durch eine Dichtkugel (50) verschlossen, die durch eine Vorspannfeder (51) gegen die Kanalöffnung (37) gedrückt wird. Die Vorspannfeder (51) ist dabei mit ihrem unteren Ende am Boden (52) der angedeuteten Ventilaufnahme (53) abgestützt, in die das Ventil mit seinem Gewinde (5) eingeschraubt ist. Von dieser Ventilaufnahme (53) gehen Druckanschlußleitungen (54), (55) und (56) ab. Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Beispielsweise können die Form der Ventilspindel, des Ventilgehäuses, der Ventilsitz/Ventilkegel-Anordnung, der Art der Abdichtung des Kanales, die Form der Druckausgleichsbohrung usw. verändert werden, solange nur die Druckausgleichsbohrung im Ventilgehäuse verläuft und in der Ventilspindel ein Rückschlagweg vorgesehen ist PATENTANSPRÜCHE 1. Druckkompensiertes Patronenventil mit einem Ventilgehäuse, indem eine Ventilspindel axial geführt ist, welche an ihrem einen Ende einen Ventilkegel aufweist dessen Dichtfläche in der Schließstellung an einer an der Gehäuseinnenseite ausgebildeten Ringkante anliegt, wobei ein zwischen Ventilspindel und Gehäuse vorgesehener Ringraum zur einen Seite der Ringkante über eine Anschlußbohrung einen Druckanschluß des Ventiles darstellt und der Mündungsraum der die Ventilspindel aufnehmenden Gehäusebohrung zur anderen Seite der Ringkante einen weiteren Druckanschluß des Ventiles darstellt und wobei eine Druckausgleichsbohrung den Mündungsraum mit einem Gegendruckraum im Ventilgehäuse verbindet, der das dem Ventilkegel abgekehrte Ventilspindelende umgibt dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsbohrung (23) im Ventilgehäuse (1, 2) verläuft und daß in der Ventilspindel (10) ein den Ringraum (20) mit dem Mündungsraum (19) verbindender Kanal (36) ausgebildet ist, dessen Öffnung (37) zum Mündungsraum (19) durch eine federbelastete Dichtkugel (45; 50) oder einen federbelasteten Dichtkegel (40) verschlossen ist
2. Druckkompensiertes Patronenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ventilspindelkopf (12) vor der Kanalöffnung (37) eine perforierte Kappe (38) vorzugsweise einstückig angesetzt ist die die Vorspannfeder (39) aufnimmt welche die Dichtkugel bzw. den Dichtkegel (40) gegen die Kanalöffnung (37) drückt.
3. Druckkompensiertes Patronenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannfeder (39) im Kanal (36) angeordnet ist und die Dichtkugel (45) bzw. den Dichtkegel gegen eine an der Kanalinnenseite vor der Kanalöffnung (37) vorspringende Ringkante (46) drückt (Fig. 2).
4. Druckkompensiertes Patronenventil nach Anspruch 1, das in eine Ventilaufhahme eingesetzt ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannfeder (51) in der Ventilaufnahme (53) zwischen dem Boden (52) und dem Ventilspindelkopf (12) angeordnet ist und die Dichtkugel (50) bzw. den Dichtkegel gegen die Kanalöffnung (37) drückt (Fig. 3). Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -4-