DE10034935C2 - Mehrwegeventil - Google Patents

Description

Erfindungsgegenstand

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Mehrwegeventil zur Steuerung eines Druckmittelflusses, beispielsweise aus Druckluft. Insbesondere betrifft die Erfindung eine spezielle Ventilschieberanordnung gemäß eines Mehrwegeventils entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Hintergrund der Erfindung

Derartige Mehrwegeventile sind aus der DE 44 00 760 C2 bekannt. Das gezeigte Mehrwegeventil umfasst ein Ventilgehäuse, durch das eine sich axial erstreckende lange Bohrung verläuft. Die lange Bohrung besitzt ringförmige Absätze, um innere Kammern zu bilden. Die inneren Kammern stehen mit mehreren äußeren Anschlüssen in Verbindung. Innerhalb der Ventilbohrung ist ein Ventilschieber angeordnet und über druckmittelbetriebene stirnseitige Antriebskolben längsbewegbar ist, um die Druckmittelversorgung an zwei Arbeitsanschlüssen zu beeinflussen.

Die Ventilschieberanordnung umfasst hier zwei separate Ventilschieber, die jeweils einem der beiden Arbeitsanschlüsse zugeordnet sind. Die Ventilschieber sind koaxial hintereinanderliegend innerhalb der langen Ventilbohrung von deren einem Ende ausgehend zum anderen Ende hin angeordnet und können unabhängig voneinander je nach anliegendem Steuerdruck an den jeweiligen Antriebskolben bewegt werden. Durch diese Maßnahme können in einem einzigen Ventilgehäuse zwei separate Ventile integriert werden. Die beiden gemeinsam im Ventilgehäuse angeordneten Ventilschieber führen jeweils eine 3/2-Wegefunktion aus.

Das vorstehend beschriebene bekannte Mehrwegeventil ist derart konstruiert, dass die beiden Ventilschieber austauschbar sind gegen einen einzigen Ventilschieber, um insoweit eine 4/2- oder 4/3-Wegefunktion zu realisieren.

Jedoch verursacht die konventionelle, längs durch das Ventilgehäuse verlaufende Ventilbohrung einen langen Ventilhub, um den Durchlass zu bilden, der zwischen dem Ventilschieber und dem Ventilgehäuse für den Druckmittelfluss erforderlich ist. Der lange Hub verursacht eine lange Schaltzeit und ein recht lang bauendes Ventilgehäuse.

Es ist die Aufgabe der vorliegenen Erfindung, ein im Vergleich zum Stand der Technik kompakter gestaltetes Mehrwegeventil zu schaffen, das einen kurzhubigen Ventilschieber besitzt, um eine kurze Schaltzeit zu ermöglichen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe wird bei einem Mehrwegeventil der vorstehend diskutierten Art durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Demnach umfasst die erfindungsgemäße Ventilschieberanordnung zumindest zwei Ventilschieber, die parallel zueinander und in derselben Ebene in zugeordneten, innerhalb des Ventilgehäuses verlaufenden Querbohrungen angeordnet sind. Die Ventilschieber sind unabhängig voneinander oder auch gleichzeitig innerhalb der jeweiligen Bohrungen bewegbar.

Die Ventilschieberanordnung der vorliegenden Erfindung ermöglicht ein kompakt gestaltetes Ventilgehäuse, weil die Ventilbohrungen für die Ventilschieberanordung quer zum Ventilgehäuse und nicht entsprechend dessen Längserstreckung verlaufen. Damit kann ein schnell agierendes Mehrwegeventil geschaffen werden. Es kann von Nutzen sein, dass die Ventilschieber im Durchmesser größer sind als in der Länge, um ein extrem schmales Ventilgehäuse zu gewährleisten, das zur Bildung einer Ventileinheit besonders geeignet ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Ventilschieberanordnung genau zwei Ventilschieber, die innerhalb zweier korrespondierender Bohrungen des Ventilgehäuses angeordnet sind und vorzugsweise einen gemeinsamen Speisedruckanschluss, einen gemeinsamen Entlüftungsanschluss sowie zwei Arbeitsanschlüsse aufweisen und die unabhängig voneinander oder gemeinsam betreibbar sind, um insoweit verschiedene Ventilfunktionen umzusetzen. Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Ventilschieber topfartig ausgebildet, wobei innerhalb der so gebildeten Kammer eine Rückstellfeder untergebracht ist, die zwischen dem Ventilschieber und dem Ventilgehäuse wirkt, um ein monostabiles Ventil zu bilden. Weiterhin kann am Ventilgehäuse ein Pilotventil angeordnet sein, um den zum Betrieb des Ventilschiebers erforderlichen Steuerdruck zu liefern, so dass der Ventilschieber gegen die Kraft der Rückstellfeder bewegbar ist. Durch einfaches Entfernen der Rückstellfeder und Hinzufügen eines weiteren Pilotventils ist es auf einfache Weise möglich, ein bistabiles Ventil zu bilden. Der Ventilschieber kann derart geformt sein, dass eine "normally-closed (NC)"-Funktion oder eine "normally-open (NO)"-Funktion ausführbar ist. Dies wird durch die Anordnung ringförmiger Dichtungen auf hierfür vorgesehenen Absätzen an dem Ventilschieber in verschiedenen definierten axialen Abständen realisiert. Es ist auch möglich, die Dichtungen seitens des Ventilgehäuses anzuordnen. Im Ergebnis dessen sind verschiedene 3/2-, 5/2- oder 5/3-Ventilfunktionen durch das erfindungsgemäße Mehrwegeventil auf einfache Weise umsetzbar.

Gemäß einer weiteren Verbesserung der Erfindung sind die äußeren Ventilanschlüsse an einer einheitlichen Anschlussfläche des Ventilgehäuses angeordnet und im wesentlichen nutartig entlang der Anschlussfläche und quer verlaufend zur Achse der Ventilschieber angeordnet. Die Ventilanschlüsse bilden eine Verbindung zwischen dem Mehrwegeventil und einem Druckmittelverteiler. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass zumindest der Speisedruckanschluss und der Entlüftungsanschluss direkt im Ventilgehäuse als Durchgangsbohrungen parallel zur Achse der Ventilbohrungen verlaufen, um gemeinsame Speisedruck- und Entlüftungskanäle durch Aneinanderreihung mehrerer Ventilgehäuse zu bilden. In diesem Fall kann ein separater Druckmittelverteiler entfallen.

Um den verfügbaren Platz auf der Montagefläche effektiv zu nutzen, sind die nutartigen Anschlüsse vorzugsweise in drei Reihen angeordnet, wobei der gemeinsame Entlüftungsanschluss von zwei koaxial hintereinanderliegenden Arbeitsanschlüssen gefolgt wird, welche von einem gemeinsamen Speisedruckanschluss gefolgt werden.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine Seiten-, Unter- und Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Mehrwegeventil, das mit einem Druckmittelverteiler in Verbindung steht,

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mehrwegeventils, hier ohne Druckmittelverteiler,

Fig. 3a zeigt eine Querschnittsansicht des Ventilschiebers, der als NC-Ventilschieber ausgebildet ist und

Fig. 3b zeigt eine Querschnittsansicht eines Ventilschiebers, der als NO- Ventilschieber ausgebildet ist.

Das in Fig. 1 dargestellte pneumatische Mehrwegeventil besitzt ein flaches blockartiges Ventilgehäuse 1. Das Ventilgehäuse 1 umfasst zwei Ventilbohrungen 2a und 2b, die quer durch das Ventilgehäuse 1 verlaufen, d. h. ausgehend von der ersten großflächigen Frontseite 3 zu der zweiten großflächigen parallel hierzu angeordneten Frontseite 4. Die Bohrungen 2a und 2b sind durch Verschlusskappen verschlossen, die an beiden Frontseiten 3 und 4 des Ventilgehäuses 1 angeordnet sind. Die Ventilbohrungen 2a und 2b stehen mit zugeordneten äußeren Anschlüssen in Verbindung. Beide Ventilbohrungen 2a und 2b sind mit einem gemeinsamen Speisedruckanschluss 5 und einem gemeinsamen Entlüftungsanschluss 6 verbunden. Die Ventilbohrung 2a ist mit einem zugeordneten Arbeitsanschluss 7; die Ventilbohrung 2b dagegen mit einem anderen zugeordneten Arbeitsanschluss 8 verbunden. Alle Anschlüsse 5 bis 8 sind an einer Montagefläche 9 des Ventilgehäuses 1 platziert. Die Anschlüsse 5 bis 8 sind nutartig entlang der Montagefläche 9 und quer zur Achse der Ventilbohrungen 2a und 2b verlaufend angeordnet. Somit bilden die Anschlüsse 5 bis 8 eine Verbindung zu einem Druckmittelverteiler 10. Die nutartigen Anschlüsse 5 bis 8 verlaufen in drei parallelen Reihen, wobei der gemeinsame Entlüftungsanschluss 6 von den beiden koaxial nebeneinanderliegenden Arbeitsanschlüssen 7 und 8 gefolgt ist, welche vom gemeinsamen Speisedruckanschluss 5 gefolgt sind. Der Druckmittelverteiler 10 umfasst gemeinsame Kanäle 11a und 11b, um weitere gleichartige Ventilgehäuse zur Bildung einer Ventileinheit aufzunehmen. Weiterhin umfasst der Druckmittelverteiler 10 zwei Durchgangsbohrungen 12a und 12b, um geeignete Anschlüsse zur Anbindung von Arbeitsleitungen bereitzustellen. Das Mehrwegeventil wird durch zwei Pilotventile 13a und 13b angesteuert, die auf der Oberseite des Ventilgehäuses 1 angeordnet sind.

Alternativ hierzu kann das Ventilgehäuse 1a gemäß Fig. 2 einen gemeinsamen Druckmittelversorgungsanschluss 5a und einen gemeinsamen Entlüftungsanschluss 6a besitzen, die direkt im Ventilgehäuse 1a als Durchgangsbohrungen parallel zur Achse der beiden Ventilbohrungen 2a und 2b verlaufen. Diese Anordnung des Speisedruckanschlusses 5a und des Entlüftungsanschlusses 6a gestatten duch Aneinanderreihung mehrerer gleichartig ausgebildeter Ventilgehäuse die Zusammenstellung einer Ventileinheit, ohne dass ein separater Druckmittelverteiler erforderlich ist.

Gemäß Fig. 3a ist zur Steuerung des Druckmittelflusses durch das Ventilgehäuse und damit zwischen den Anschlüssen 5 bis 8 je ein Ventilschieber 14 in den Ventilbohrungen 2a und 2b untergebracht. Der hier dargestellte Ventilschieber 14a ist durch die Anordnung der Dichtringe 15 in unterschiedlichen axialen Abständen derart ausgebildet, dass eine "normally-open (NO)"-Ventilfunktion ausführbar ist. Der zylindrische Ventilschieber 14 ist im Durchmesser größer als in der Länge, um ein möglichst schmales Ventilgehäuse für eine vorteilhafte Anordnung mehrerer Mehrwegeventile zu einer Ventileinheit zu ermöglichen. Der Ventilschieber 14 ist topfartig ausgebildet und umfasst eine Kammer 16, um die Möglichkeit zu eröffnen, hierin eine - in dieser Figur nicht gezeigte - Rückstellfeder zur Ausführung einer monostabilen Ventilfunktion unterzubringen. Zumindest ein - hier ebenfalls nicht gezeigtes - Pilotventil ist vorgesehen, um einen Steuerdruck zur Bewegung des zugeordneten Ventilschiebers 14 in zumindest eine Richtung zu generieren.

Der in Fig. 3b dargestellte Ventilschieber 14b ist durch die Anordnung seiner Dichtringe 15 derart gestaltet, dass eine "normally-closed (NC)"-Ventilfunktion ausführbar ist. Durch Verwendung der vorstehend beschriebenen zwei unterschiedlichen Ventilschieber 14a (Fig. 3a) und 14b (Fig. 3b) sind die nachfolgend aufgeführten Ventilfunktionen umsetzbar:

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Es sind auch Abweichungen hiervon denkbar, die trotz anderer konstruktiver Ausbildung in den durch die Ansprüche definierten Schutzbereich fallen.

Bezugszeichenliste

1

Ventilgehäuse

2

Ventilbohrung

3

Frontseite

4

Frontseite

5

Speisedruckanschluss

6

Entlüftungsanschluss

7

Arbeitsanschluss

8

Arbeitsanschluss

9

Montagefläche

10

Druckmittelverteiler

11

Kanal

12

Durchgangsbohrung

13

Pilotventil

14

Ventilschieber

15

Dichtring

16

Kammer

Claims (8)

1. Mehrwegeventil zur Steuerung eines Druckmittelflusses von zumindest einem Arbeitsanschluss zu zumindest einem Entlüftungs- oder Speisedruckanschluss, umfassend:
ein einstückiges Ventilgehäuse (1) mit zumindest zwei zylindrischen Bohrungen (2), in denen innere, mit den Anschlüssen verbundene Kammern ausgebildet sind, und die endseitig mit zumindest einer Verschlusskappe verschlossen sind sowie eine Ventilschieberanordnung zum Schalten des Druckmittelflusses zwischen den Anschlüssen, die axial bewegbar in den Bohrungen (2) geführt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilschieberanordnung zumindest zwei zylindrische Ventilschieber (14a, 14b) umfasst, die im Durchmesser größer als in der Länge sind, welche parallel zueinander und in derselben Ebene innerhalb korrespondierender Bohrungen (2a, 2b) angeordnet sind, welche in Querrichtung durch das einstückige Ventilgehäuse (1) verlaufen, wobei die Ventilschieber (14a, 14b) unabhängig oder gleichzeitig bewegbar in den jeweiligen Bohrungen (2a, 2b) angeordnet sind, um verschiedene Ventilfunktionen bei einer schmalen Gehäusegestaltung zu ermöglichen.

2. Mehrwegeventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilschieberanordnung genau zwei Ventilschieber (14a, 14b) umfasst, die in zwei korrespondierenden Bohrungen (2a, 2b) im Ventilgehäuse (1) angeordnet sind und über das Ventilgehäuse (1) mit einem gemeinsamen Speisedruckanschluss (5), einem gemeinsamen Entlüftungsanschluss (6) und zwei Arbeitsanschlüssen (7, 8) verbunden sind.

3. Mehrwegeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (5 bis 8) auf einer Montagefläche (9) des Ventilgehäuses (1) angeordnet sind und nutartig entlang der Montagefläche (9) quer zur Achse der Ventilschieber (14a, 14b) verlaufen, um eine Verbindung zum Druckmittelverteiler (10) herzustellen.

4. Mehrwegeventil gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nutförmigen Anschlüsse (5 bis 8) in genau drei Reihen angeordnet sind, wobei der gemeinsame Entlüftungsanschluss (6) von zwei koaxial nebeneinanderliegenden Arbeitsanschlüssen (7, 8) gefolgt ist, die wiederum von einem gemeinsamen Speisedruckanschluss (5) gefolgt sind.

5. Mehrwegeventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Speisedruckanschluss (5) und der Entlüftungsanschluss (6) direkt im Ventilgehäuse (1) als Durchgangsbohrungen parallel zur Achse der Ventilbohrungen (2a, 2b) verlaufen, um bei einer Montage mehrerer gleichartiger Ventilgehäuse zu einer Ventileinheit allen Mehrwegeventilen gemeinsame Speisedruck- und Entlüftungskanäle zu bilden.

6. Mehrwegeventil gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilschieber (14) in "normally-closed (NC)"-Funktion oder in "normally-open (NO)"-Funktion durch Anordnung von Dichtringen (15) auf den Ventilschiebern (14) in geeigneten unterschiedlichen axialen Abständen ausgestaltbar sind.

7. Mehrwegeventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilschieber (14) topfartig ausgebildet sind und eine Rückstellfeder innerhalb der je hierdurch gebildeten Kammer und zwischen dem Ventilgehäuse (1) und jeweils dem Ventilschieber (14) angeordnet ist, um eine monostabile Ventilfunktion alternativ zu einer bistabilen Ventilfunktion zu bilden.

8. Mehrwegeventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Ventilgehäuse (1) zumindest ein Pilotventil (13a, 13b) angeordnet ist, um einen Steuerdruck zur Bewegung der Ventilschieber (14) in zumindest eine Richtung bereitzustellen.