Dreiwegventileinrichtung, insbesondere für Druckluftbremsanlagen
Die Erfindung betrifft eine Dreiwegventileinrichtung, insbesondere für Druckluftbremsanlagen von Fahrzeugen, bei dem ein kraftbetätigtes, geradlinig bewegliches erstes Ventilglied bei seiner Verschiebung aus seiner Ruhelage einen ersten ringförmigen Durchlassspalt zwischen seinem Wirkteil und einer ersten Auflagefläche eines zweiten Ventilgliedes verengt und schliesslich abschliesst, welch letzteres unter Federbelastung in seiner Ruhelage mit einer zweiten Auflagefläche an einem am Gehäuse ausgebildeten Ringsitz anliegt und durch das erste Ventilglied bei dessen weiteren Verschiebung vom Ringsitz abgehoben wird unter Bildung und allmählicher Erweiterung eines zweiten Durchlassspaltes, wobei die erste und zweite Auflagefläche an einem mit Dichtungsmaterial belegten Endteil des zweiten Ventilgliedes vorliegen,
das zum ersten koaxial angeordnet ist.
Den Strömungsverhältnissen in solchen Ventileinrichtungen ist bis anhin wenig Beachtung geschenkt worden. Bedenkt man aber, dass bei einem Druckunterschied von beispielsweise 5 atü, wie er bei Druckluftbremsanlagen in der Regel vorliegt, Übersehallgeschwin- digkeiten auftreten, so erhellt, dass hier ein Grund für Unzulänglichkeiten vorliegt.
Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde, die Strömungsverhältnisse in solchen Ventileinrichtungen zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass das zweite Ventilglied einen hohlzylindrischen Schaft, der aussenseitig abdichtend am Gehäuse geführt ist, und einen an das innere Ende dieses Schaftes anschliessenden Wirkteil hat, an dem die angenähert konische erste Auflagefläche innenseitig, und die entgegengesetzt konische zweite Auflagefläche aussenseitig vorliegt, dass ferner der Ringsitz an einem im Querschnitt abgerundeten Übergang zwischen konischen Flächen eines innenflanschartigen Vorsprunges des Gehäuses vorliegt und dass der Wirkteil des ersten Ventilgliedes eine zwischen sich und besagtem abgerundetem Übergang einen Ringspalt freilassende zylindrische Mantelfläche, eine bei geschlossenem erstem Durchlassspalt an der ersten Auflagefläche anliegende konvexe Abrundung und einen in das zweite Ventilglied hineinragenden, spitzen Ansatz hat, das Ganze derart,
dass insbesondere in den beiden Endlagen des ersten Ventilgliedes der erste bzw. der zweite Durchlassspalt einem solchen einer Venturi-Ringdüse ähnlich ist.
Beiliegende Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar, und zwar eines Trittplattenventils einer Fahrzeug-Drucklufitbremsanlage. Es zeigen:
Fig. 1 einen Aufriss und teilweisen Schnitt der Ventileinrichtung, wobei die beweglichen Teile in ihrer Ruhelage gezeigt sind,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in grösserem Massstab und
Fig. 3 denselben Ausschnitt, wobei aber die beweglichen Teile in der entgegengesetzten Endlage gezeigt sind.
In der Fig. 1 ist mit 1 ein Teil einer in nicht gezeigter, üblicher Weise hebel artig gelagerte Trittplatte bezeichnet, die bei ihrer Betätigung über einen Hebel 2 auf die Spindel 3, 4 von zwei unter sich gleichen Dreiwegventileinrichtungen 5 bzw. 6 einwirkt, die je für einen Kreis einer Zweikreis-Druekluftbremsanlage eines Fahrzeuges (Strassenlastfahrzeuges) vorgesehen sind.
Das einstückige Gehäuse 7 jeder dieser Ventilein- richtungen 5 bzw. 6 ist an einer Tragplatte 8 (in nicht gezeigter Weise) befestigt. Es hat einen Stutzen 9 für den Anschluss an einen Druckluftbehälter (Einlass) und einen Stutzen 10, der über andere Anlageteile, wie bestens bekannt ist, mit den Bremszylindern der Radbremsen verbunden ist (Auslass).
Ein erstes Ventil 11 ist in Bohrungen 12, 13 des Gehäuses 7 geradlinig beweglich geführt. Es ist ein kraftbetätigtes Ventilglied, indem es über die als ela stisches Zwischenglied wirkende Feder 14 mit der Spin-del 3 und somit mit der Trittplatte 1 wirkverbunden ist.
Zwischen dem Raum 15, in den der Einlassstutzen 9 einmündet und der in den Auslassstutzen 10 ausmündet, befindet sich eine innenflanschartige Trennwand 17, an der ein Ringsitz 18 für ein zweites Ventilglied 19 ausgebildet ist. Dieses ist koaxial zum ersten Ventilglied 11 und unter ihm angeordnet. Es hat ein hohlzylindrischen Schaft 19a, das mittels eines Teiles 20 und zugehörigen Dichtungselementen ein Gehäuse 7 abdichtend geradegeführt ist. Es ist von einer Feder 21 belastet, dank welcher es in seiner Ruhelage am Ringsitz 18 anliegt. Sein Winkel ist aus einem auf einen Fortsatz 19b des Schaftes 19a aufvulkanisierten Teil 22 aus Hartgummi oder dergleichen Dichtungsmaterial gebildet.
Bei in Ruhelage (Fig. 1 und 2) befindlichem erstem Ventilglied 11 ist zwischen dessen Wirkteil 11 a und demjenigen 22 des zweiten Ventilgliedes 19 ein Durchlassspalt 23 vorhanden, durch den hindurch dann Druck- luft aus dem Raum 16 durch die Zentralbohrung des Schaftes 19a hindurch nach aussen abströmen kann (Entlüftung).
Bei der Abwärtsbewegung des ersten Ventilgliedes 11 wird zuerst dieser Durchlassspalt 23 allmählich verengt und schliesslich geschlossen. Bei einer weiteren Abwärtsbewegung hebt es den Wirkteil 22 des zweiten Ventilgliedes 19 vom Ringsitz 18 ab, wodurch ein zweiter Durchlassspalt 24 zwischen diesem Wirkteil 22 und dem Ringsitz 18 geöffnet und allmählich erweitert wird; in der in Fig. 3 gezeigten Endlage der Ventilglieder 11, 19 hat dieser Spalt seine grösste Weite.
Ein Ringspalt 25 von weitgehend gleichbleibender Weite ist stets zwischen dem abgerundeten inneren Rand des Gehäuse-Innenfiansches 17 und der zylindrischen Mantelfläche 26 des Wirkteiles 11 a vorhanden.
Der flanschartige Gehäusevorsprung 17 und die Wirkteile lla, 22 des ersten bzw. zweiten Ventilgliedes 11 bzw. 19 sind so ausgebildet, dass sich besonders günstige Strömungsverhältnisse ergeben, also bei ge gebener Weite der Spalte 23, 24, 25 möglichst grosse Durchsatzmengen pro Zeiteinheit. Es ist ferner angestrebt, das Vorhandensein bzw. die Bildung von Toträumen in der Nähe dieser Spalte zu vermeiden, in denen sich Schmutzpartikel anhäufen können; ebene Auflageflächen, auf denen solche Schmutzpartikel bei bekannten Ventileinrichtungen oft anhäufen unter Be einträchtigung der Dichtheit, sind ebenfalls vermieden.
In diesem Sinne ist dafür gesorgt, dass die Durchlassspalte 23, 24 solchen Venturi-Ringdüsen ähnlich sind.
Bei dem Wirkteil lla des Ventilgliedes 11 ist die Schliessfläche 27 eine an die Mantelfläche 26 anschliessende konvexe Abrundung, an welche gegen die Längsachse hin eine konkave Abrundung 28 anschliesst, so dass sich beinahe eine Spitze 29 ergibt.
An dem grösstenteils aus Dichtungsmaterial bestehenden Wirkteil 22 des zweiten Ventilgliedes 19 sind die erste Auflagefläche 30 (beim Durchlassspalt 23) und die zweite Auflagefläche 31 (beim Durchlassspalt 24) entgegengesetzt kegelige Flächen, die sich bei einer Kante 32 schneiden. Die innenseitige Auflagefläche 30 geht mit einem abgerundeten Übergang 33 in die zy lindrische Innenoberfläche 34 des Schaftes 19a über.
Gegenüber der Auflagefläche 31 befindet sich am Ge häuseflanseh 17 eine kegelige Fläche 35, welche an eine den Ringsitz 18 bildende Abrundung anschliesst, ebenso wie eine kegelige Fläche 36, die sich bei in Ruhelage befindlichem Ventilglied 11 (Fig. 1 und 2) gegenüber der zylindrischen Mantelfläche 26 und bei voll offenem Durchlassspalt 24 (Fig. 3) gegenüber einer Fläche 37 am Wirkteil lla befindet, welche dann zumindest angenähert in der kegeligen Fortsetzung der Fläche 31 gelegen ist. Beim am Ringsitz 18 anliegenden Wirkteil 22 (Fig. 1 und 2) liegt die kegelige Fläche in der Fortsetzung der Fläche 36.
Es sei noch darauf hingewiesen, dass die oben beschriebene Ausbildung gegenüber bekannten) denen die gleiche Funktion zugewiesen, auch herstellungstechnisch günstig ist.
Eine gleiche oder sehr ähnliche Ausbildung der im Bereich der Durchlassspalte gelegenen Teile finden auch vorteilhaft Anwendung bei anderen Dreiwegvientilen, u. a. bei Steuerventilen und Anhängerbremsventilen von Fahrzeug-Druckluftbremsanlagen. In solchen wäre nur der Oberteil, der von den beschriebenen Massnahmen nicht betroffen ist, anders ausgebildet: bekanntlich würde u. a. der Oberteil des Ventilgliedes 11 einen Steuer- und einen Reaktionskolben tragen; auch in solchen Ventilen ist das Ventilglied ein kraftbetätigtes Ventilglied.