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.
Three-way valve device, in particular for compressed air brake systems
The invention relates to a three-way valve device, in particular for compressed air brake systems of vehicles, in which a power-operated, rectilinearly movable first valve member when it is moved from its rest position narrows and finally closes a first annular passage gap between its active part and a first contact surface of a second valve member, the latter under spring load in its rest position rests with a second bearing surface on an annular seat formed on the housing and is lifted from the ring seat by the first valve member when it is further displaced, forming and gradually widening a second passage gap, the first and second bearing surfaces on an end part of the second covered with sealing material Valve member are present,
which is arranged coaxially to the first.
So far, little attention has been paid to the flow conditions in such valve devices. However, if one considers that with a pressure difference of, for example, 5 atmospheres, as is usually the case in compressed air brake systems, overshoot speeds occur, it becomes clear that there is a reason for inadequacies here.
The invention is accordingly based on the object of improving the flow conditions in such valve devices.
To solve this problem it is proposed according to the invention that the second valve member has a hollow cylindrical shaft which is guided on the housing in a sealing manner on the outside, and an active part adjoining the inner end of this shaft, on which the approximately conical first bearing surface on the inside and the oppositely conical second The bearing surface is on the outside, that the ring seat is also present on a transition with a rounded cross-section between conical surfaces of an inner flange-like projection of the housing and that the active part of the first valve member has a cylindrical jacket surface that leaves an annular gap between itself and the said rounded transition, one with the first passage gap closed on the the first contact surface has a convex rounding and a pointed shoulder protruding into the second valve member, the whole in such a way
that, in particular in the two end positions of the first valve member, the first and the second passage gap is similar to one of a Venturi ring nozzle.
The accompanying drawing shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention, namely a step plate valve of a vehicle compressed air brake system. Show it:
1 is an elevation and partial section of the valve device, the moving parts being shown in their rest position.
FIG. 2 shows a detail from FIG. 1 on a larger scale, and FIG
3 shows the same section, but the moving parts are shown in the opposite end position.
In Fig. 1, 1 denotes a part of a not shown, conventional way lever-like mounted footplate, which acts when actuated via a lever 2 on the spindle 3, 4 of two three-way valve devices 5 and 6 which are identical are each provided for one circuit of a two-circuit air brake system of a vehicle (road truck).
The one-piece housing 7 of each of these valve devices 5 and 6 is fastened to a support plate 8 (in a manner not shown). It has a connector 9 for connection to a compressed air tank (inlet) and a connector 10 which, as is well known, is connected to the brake cylinders of the wheel brakes (outlet) via other system parts.
A first valve 11 is guided in bores 12, 13 of the housing 7 such that it can move in a straight line. It is a power-operated valve member in that it is operatively connected to the spindle 3 and thus to the step plate 1 via the spring 14 acting as an elastic intermediate member.
Between the space 15 into which the inlet connector 9 opens and which opens into the outlet connector 10 there is an inner flange-like partition 17 on which an annular seat 18 for a second valve member 19 is formed. This is arranged coaxially to the first valve member 11 and below it. It has a hollow cylindrical shaft 19a, which by means of a part 20 and associated sealing elements, a housing 7 is guided in a sealing manner. It is loaded by a spring 21, thanks to which it rests against the ring seat 18 in its rest position. Its angle is formed from a part 22 vulcanized onto an extension 19b of the shaft 19a made of hard rubber or the like sealing material.
When the first valve member 11 is in the rest position (FIGS. 1 and 2), a passage gap 23 is present between its active part 11a and that 22 of the second valve member 19, through which compressed air from the space 16 then passes through the central bore of the shaft 19a can flow out to the outside (ventilation).
During the downward movement of the first valve member 11, this passage gap 23 is first gradually narrowed and finally closed. With a further downward movement, it lifts the active part 22 of the second valve member 19 from the ring seat 18, whereby a second passage gap 24 between this active part 22 and the ring seat 18 is opened and gradually widened; in the end position of the valve members 11, 19 shown in FIG. 3, this gap has its greatest width.
An annular gap 25 of largely constant width is always present between the rounded inner edge of the inner housing flange 17 and the cylindrical outer surface 26 of the active part 11 a.
The flange-like housing projection 17 and the active parts 11a, 22 of the first and second valve members 11 and 19 are designed in such a way that particularly favorable flow conditions result, i.e. with the given width of the gaps 23, 24, 25 the largest possible throughput rates per unit of time. It is also desirable to avoid the presence or formation of dead spaces in the vicinity of these gaps in which dirt particles can accumulate; flat contact surfaces on which such dirt particles often accumulate in known valve devices with impairment of the tightness are also avoided.
In this sense, it is ensured that the passage gaps 23, 24 are similar to such Venturi ring nozzles.
In the active part 11a of the valve member 11, the closing surface 27 is a convex rounded portion adjoining the lateral surface 26, to which a concave rounded portion 28 adjoins the longitudinal axis, so that almost a point 29 results.
On the active part 22 of the second valve member 19, which is largely made of sealing material, the first contact surface 30 (at the passage gap 23) and the second contact surface 31 (at the passage gap 24) are oppositely conical surfaces that intersect at an edge 32. The inside support surface 30 merges with a rounded transition 33 into the zy-cylindrical inner surface 34 of the shaft 19a.
Opposite the support surface 31 is on Ge häuseflanseh 17 a conical surface 35, which adjoins a rounding forming the ring seat 18, as well as a conical surface 36, which is in the rest position valve member 11 (Fig. 1 and 2) opposite the cylindrical The lateral surface 26 and with the fully open passage gap 24 (FIG. 3) is located opposite a surface 37 on the active part 11a, which is then located at least approximately in the conical continuation of the surface 31. With the active part 22 (FIGS. 1 and 2) resting on the ring seat 18, the conical surface lies in the continuation of the surface 36.
It should also be pointed out that the design described above is also advantageous in terms of production technology compared to known ones assigned the same function.
An identical or very similar design of the parts located in the area of the passage gaps are also advantageously used in other three-way valves, and the like. a. for control valves and trailer brake valves of vehicle air brake systems. In such cases, only the upper part, which is not affected by the measures described, would be designed differently. a. the upper part of the valve member 11 carry a control piston and a reaction piston; In such valves, too, the valve member is a power-operated valve member.