DE102009057807B4

DE102009057807B4 - Monostable valve with air spring

Info

Publication number: DE102009057807B4
Application number: DE102009057807.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Göller
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2015-09-10
Anticipated expiration: 2029-12-11
Also published as: DE102009057807A1

Abstract

Monostabiles Ventil zur Steuerung von Fluidströmen, mit einem Ventilgehäuse (7) und einem diesbezüglich wahlweise in einer ersten Schaltstellung (3) und einer zweiten Schaltstellung (4) positionierbaren Ventilglied (10), wobei eine mit einem Verbraucher verbindbare oder verbundene erste Arbeitskammer (16) des Ventils (1) in der ersten Schaltstellung (3) mit einem mit der Atmosphäre kommunizierenden Entlüftungskanal (15d) und in der zweiten Schaltstellung mit einem an eine Druckluftquelle anschlieZbaren oder angeschlossenen Speisekanal (15a) verbunden ist und wobei eine mit dem Ventilglied (10) bewegungsgekoppelte Beaufschlagungsfläche (27) zum Umschalten aus der zweiten in die erste Schaltstellung durch eine Luftfeder (6) beaufschlagt ist, die von aus dem Speisekanal (15a) stammender Luftfeder-Druckluft gebildet ist, die aus der ersten Arbeitskammer (16) abgegriffen wird, derart, dass die in Richtung der ersten Schaltstellung (3) auf das Ventilglied (10) einwirkende Luftfederkraft (FL) von dem in der ersten Arbeitskammer (16) herrschenden Fluiddruck abhängig ist, wobei das Ventil (1) Betätigungsmittel (33) aufweist, die eine ein Umschalten des Ventilgliedes (10) in die zweite Schaltstellung (4) bewirkende Druckluftbeaufschlagung des Ventilgliedes (10) ermöglichen und eine mit dem Ventilglied (10) bewegungsgekoppelte, in Richtung der ersten Schaltstellung (3) weisende Betätigungsfläche (26) aufweisen, die zum Umschalten des Ventilgliedes (10) in die zweite Schaltstellung (4) mit Druckluft beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Luftfeder (6) beaufschlagbare, mit dem Ventilglied (10) bewegungsgekoppelte Beaufschlagungsfläche (27) größer als 50% der Betätigungsfläche (26) ist.Monostable valve for controlling fluid flows, having a valve housing (7) and a valve member (10) which can be positioned in a first switching position (3) and a second switching position (4), wherein a first working chamber (16) can be connected or connected to a consumer the valve (1) is connected in the first switching position (3) to a venting channel (15d) communicating with the atmosphere and in the second switching position to a supply channel (15a) which can be connected to or connected to a compressed air source and wherein one of the valve member (10) motion-coupled loading surface (27) is acted upon for switching from the second to the first switching position by an air spring (6), which is formed from from the feed channel (15a) originating air spring compressed air, which is tapped from the first working chamber (16), such in that the air spring force acting on the valve member (10) in the direction of the first switching position (3) t (FL) is dependent on the prevailing in the first working chamber (16) fluid pressure, wherein the valve (1) comprises actuating means (33), a switching of the valve member (10) in the second switching position (4) causing pressurization of the valve member (10) and a movement-coupled with the valve member (10), in the direction of the first switching position (3) facing actuating surface (26), which is acted upon for switching the valve member (10) in the second switching position (4) with compressed air, characterized characterized in that the of the air spring (6) can be acted upon, with the valve member (10) movement-coupled loading surface (27) is greater than 50% of the actuating surface (26).

Description

Die Erfindung betrifft ein monostabiles Ventil zur Steuerung von Fluidströmen, mit einem Ventilgehäuse und einem diesbezüglich wahlweise in einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung positionierbaren Ventilglied, wobei eine mit einem Verbraucher verbindbare oder verbundene erste Arbeitskammer des Ventils in der ersten Schaltstellung mit einem mit der Atmosphäre kommunizierenden Entlüftungskanal und in der zweiten Schaltstellung mit einem an eine Druckluftquelle anschließbaren oder angeschlossenen Speisekanal verbunden ist und wobei eine mit dem Ventilglied bewegungsgekoppelte Beaufschlagungsfläche zum Umschalten aus der zweiten in die erste Schaltstellung durch eine Luftfeder beaufschlagt ist, die von aus dem Speisekanal stammender Luftfeder-Druckluft gebildet ist, die aus der ersten Arbeitskammer abgegriffen wird, derart, dass die in Richtung der ersten Schaltstellung auf das Ventilglied einwirkende Luftfederkraft von dem in der ersten Arbeitskammer herrschenden Fluiddruck abhängig ist, wobei das Ventil Betätigungsmittel aufweist, die eine ein Umschalten des Ventilgliedes in die zweite Schaltstellung bewirkende Druckluftbeaufschlagung des Ventilgliedes ermöglichen und eine mit dem Ventilglied bewegungsgekoppelte, in Richtung der ersten Schaltstellung weisende Betätigungsfläche aufweisen, die zum Umschalten des Ventilgliedes in die zweite Schaltstellung mit Druckluft beaufschlagbar ist.The invention relates to a monostable valve for controlling fluid flows, with a valve housing and a valve member positionable in this respect either in a first switching position and a second switching position, one connected to a consumer or connected first working chamber of the valve in the first switching position with one with the atmosphere communicating venting channel and in the second switching position connected to a source of compressed air or connected to a feed channel and wherein a motion-coupled with the valve member Beaufschlagungsfläche is acted upon for switching from the second to the first switching position by an air spring, originating from the feed channel air spring compressed air is formed, which is tapped from the first working chamber, such that the acting in the direction of the first switching position on the valve member air spring force of the ruling in the first working chamber en fluid pressure is dependent, wherein the valve comprises actuating means which allow a switching of the valve member in the second switching position causing pressurization of the valve member and a motion-coupled with the valve member, pointing in the direction of the first switching position actuating surface which is used to switch the valve member in the second Switching position can be acted upon with compressed air.

Ein monostabiles Ventil ist im Katalog „Ventile”, Band 2, Ausgabe 10/2003, Seiten 2/1.1–16 und 2/1.1–17 der Festo AG & Co. KG beschrieben. Es handelt sich dort um ein vorgesteuertes 5/2-Wegeventil, dessen Ventilschieber durch eine Luftfeder in eine erste Schaltstellung vorgespannt ist. Die zur Erzeugung der Luftfeder genutzte Druckluft wird im Innern des Ventilgehäuses direkt vom Speisekanal abgegriffen, so dass die Luftfeder unabhängig von der Schaltstellung des Ventilgliedes wirksam ist. Zum Umschalten des Ventilgliedes aus der stabilen ersten Schaltstellung in die monostabile zweite Schaltstellung muss die Luftfederkraft überwunden werden, was durch gesteuerte Fluidbeaufschlagung des Ventilgliedes mittels eines Vorsteuerventils geschieht. Als Betätigungsfluid wird hierbei ebenfalls aus dem Speisekanal abgezweigte Druckluft genutzt, die einer Betätigungsfläche des Ventilgliedes auferlegt wird, welche größer ist als eine entgegengesetzt orientierte, von der Luftfeder beaufschlagte Beaufschlagungsfläche.A monostable valve is described in the catalog "Valves", Volume 2, Issue 10/2003, pages 2 / 1.1-16 and 2 / 1.1-17 of Festo AG & Co. KG. There is a pilot-operated 5/2-way valve, the valve spool is biased by an air spring in a first switching position. The compressed air used for generating the air spring is tapped directly from the feed channel inside the valve housing, so that the air spring is effective regardless of the switching position of the valve member. To switch the valve member from the stable first switching position to the monostable second switching position, the air spring force must be overcome, which is done by controlled fluid loading of the valve member by means of a pilot valve. As an actuating fluid in this case also branched off from the feed duct compressed air is used, which is imposed on an actuating surface of the valve member, which is greater than an oppositely oriented, acted upon by the air spring Beaufschlagungsfläche.

Eine Problematik derartiger bekannter Ventile besteht darin, dass die Luftfeder die Umschaltgeschwindigkeit für das Umschalten des Ventilgliedes in die zweite Schaltstellung beeinträchtigt und somit die Umschaltzeit verlängert. Auch die Schaltzeit zum Zurückschalten in die Ausgangsstellung wird durch die Luftfeder beeinträchtigt, da die hierbei wirksame Beaufschlagungsfläche relativ klein ist.A problem of such known valves is that the air spring affects the switching speed for the switching of the valve member in the second switching position and thus extends the switching time. Also, the switching time for switching back to the starting position is affected by the air spring, since this effective loading area is relatively small.

Aus der DE 44 21 357 A1 ist ein monostabiles Ventil der eingangs genannten Art bekannt, dessen Ventilglied mit einem Differentialkolben versehen ist, der über einen Betätigungskolben und einen Rückstellkolben verfügt. Der Betätigungskolben, dessen Durchmesser wesentlich größer ist als derjenige des Rückstellkolbens, kann mittels einer Betätigungseinrichtung mit Druckluft beaufschlagt werden, um das Ventilglied aus einer ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung zu bewegen. Der Rückstellkolben wird von einer Luftfeder beaufschlagt, deren Luftfeder-Druckluft aus einer Arbeitskammer abgegriffen wird, die in der ersten Schaltstellung des Ventilgliedes mit der Atmosphäre und in der zweiten Schaltstellung des Ventilgliedes mit dem Speisekanal des Ventils verbunden ist. Somit ist die Luftfeder in der ersten Schaltstellung des Ventilgliedes drucklos, was ein schnelles Umschalten in die zweite Schaltstellung ermöglicht.From the DE 44 21 357 A1 is a monostable valve of the type mentioned above, the valve member is provided with a differential piston, which has an actuating piston and a return piston. The actuating piston, whose diameter is substantially larger than that of the return piston, can be acted upon by means of an actuating device with compressed air to move the valve member from a first switching position to a second switching position. The return piston is acted upon by an air spring, the air spring compressed air is tapped from a working chamber which is connected in the first switching position of the valve member with the atmosphere and in the second switching position of the valve member with the feed channel of the valve. Thus, the air spring in the first switching position of the valve member is depressurized, which allows a quick switching to the second switching position.

Aus der DE 23 24 148 A ist ein Druckverstärkerventil bekannt, das über einen mittels einer Membranbetätigungsvorrichtung betätigbaren Schieberkolben verfügt. Die der Membranbetätigungsvorrichtung entgegengesetzte Stirnfläche des Schieberkolbens ist wesentlich kleiner als die Fläche der Membranbetätigungsvorrichtung und begrenzt eine Kammer, die über einen den Schieberkolben durchsetzenden Kanal ständig mit einem Arbeitsanschluss verbunden ist.From the DE 23 24 148 A a pressure booster valve is known which has an actuatable by means of a diaphragm actuator spool. The membrane actuating device opposite end face of the spool is substantially smaller than the surface of the diaphragm actuator and defines a chamber which is connected via a the spool penetrating channel constantly connected to a working port.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein monostabiles Ventil zu schaffen, das eine Verkürzung der Umschaltzeiten ermöglicht.It is the object of the present invention to provide a monostable valve which enables a shortening of the switching times.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass die von der Luftfeder beaufschlagbare, mit dem Ventilglied bewegungsgekoppelte Beaufschlagungsfläche größer als 50% der Betätigungsfläche ist.To solve this problem is provided in connection with the features mentioned that the acted upon by the air spring, motion-coupled with the valve member Beaufschlagungsfläche is greater than 50% of the actuating surface.

Die Erfindung sieht eine von der Stellung des Ventilgliedes abhängige Luftfederfunktion vor. Hierzu wird die die Luftfeder bildende und zur besseren Unterscheidung als „Luftfeder-Druckluft” bezeichnete Druckluft aus einer als erste Arbeitskammer bezeichneten Arbeitskammer des Ventils abgegriffen, die dann mit dem Speisekanal in Verbindung steht, wenn das Ventilglied die zweite Schaltstellung einnimmt. In der zweiten Schaltstellung des Ventilgliedes ist die Luftfeder somit voll wirksam und beaufschlagt auf der Basis der aus der ersten Arbeitskammer abgegriffenen Druckluft das Ventilglied in Richtung der ersten Schaltstellung. Wird eine das Ventilglied in der zweiten Schaltstellung haltende Betätigungskraft weggenommen, kann die Luftfeder mithin das Ventilglied schnell in die erste Schaltstellung zurückstellen. Da in der ersten Schaltstellung die erste Arbeitskammer über den Entlüftungskanal zur Atmosphäre entlüftet ist, baut sich der in ihr herrschende Druck ab und folglich auch die davon abhängende Luftfederkraft, die bis auf Null absinken kann. Beim Umschalten in die zweite Schaltstellung ist somit keine oder eine nur geringe Luftfederkraft zu überwinden, was eine kurze Umschaltzeit ermöglicht. Da sich die Luftfeder erst beim oder nach dem Umschalten in die zweite Schaltstellung aufbaut, kann auch die von der Luftfeder beaufschlagte Fläche des Ventilschiebers relativ groß gewählt werden, was eine kurze Schaltzeit für das Zurückschalten in die erste Schaltstellung zur Folge hat.The invention provides a dependent on the position of the valve member air spring function. For this purpose, the compressed air forming the air spring and for better distinction referred to as "air spring compressed air" from a first working chamber designated working chamber of the valve is tapped, which then communicates with the feed channel when the valve member occupies the second switching position. In the second switching position of the valve member, the air spring is thus fully effective and acts on the basis of tapped from the first working chamber compressed air, the valve member in the direction of the first switching position. If an actuating force holding the valve member in the second switching position is removed, the air spring can thus quickly move the valve member into the first switching position Reset. Since in the first switching position, the first working chamber is vented via the vent channel to the atmosphere, the prevailing pressure in her and consequently also dependent on the air spring force, which can fall to zero. When switching to the second switching position thus no or only a small air spring force is overcome, which allows a short switching time. Since the air spring builds up only during or after the switching to the second switching position, and the acted upon by the air spring surface of the valve spool can be relatively large, which has a short switching time for switching back to the first switching position result.

Das erfindungsgemäße Ventil verfügt über Betätigungsmittel, die ein durch Druckluftbeaufschlagung hervorgerufenes Umschalten des Ventilgliedes aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung ermöglichen und die insbesondere auch dazu dienen können, das Ventilglied in der zweiten Schaltstellung gegen die Kraft der sich dann aufbauenden Luftfeder festzuhalten. Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang eine vorgesteuerte Ausführungsform des Ventils, wobei das Ventil eine elektrisch betätigbare Vorsteuerventileinrichtung enthält, durch die eine gesteuerte Beaufschlagung einer mit dem Ventilglied bewegungsgekoppelten Betätigungsfläche hervorgerufen werden kann. Unabhängig davon, ob das Ventil pneumatisch vorgesteuert oder pneumatisch direkt betätigt wird, erfolgt eine dahingehende gegenseitige Abstimmung der von der Luftfeder beaufschlagten Beaufschlagungsfläche und der von der zur Betätigung genutzten Druckluft beaufschlagten Betätigungsfläche des Ventilgliedes, dass die Beaufschlagungsfläche mehr als 50% der Betätigungsfläche beträgt. Die Beaufschlagungs-fläche kann dabei sogar bis geringfügig weniger als die Betätigungsfläche betragen, ohne die Funktionsfähigkeit zu beeinträchtigen und um in beiden Schaltrichtungen bis zu fast gleichgroße Umschaltgeschwindigkeiten realisieren zu können.The valve according to the invention has actuating means which allow a caused by Druckluftbeaufschlagung switching the valve member from the first switching position to the second switching position and in particular can also serve to hold the valve member in the second switching position against the force of the then building air spring. Particularly advantageous in this context is a pilot-operated embodiment of the valve, wherein the valve contains an electrically actuated pilot valve device, by which a controlled actuation of a motion-coupled with the valve member actuating surface can be caused. Regardless of whether the valve is pneumatically piloted or pneumatically operated directly, there is a mutual coordination of the acted upon by the air spring admission surface and acted upon by the actuation of compressed air actuating surface of the valve member that the loading surface is more than 50% of the actuating surface. The Beaufschlagungs area can even be up to slightly less than the actuation area, without affecting the functionality and to be able to realize in both switching directions up to almost equal switching speeds.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Der Abgriff der Luftfeder-Druckluft aus der ersten Arbeitskammer könnte beispielsweise an einem von der ersten Arbeitskammer abgehenden Arbeitskanal erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Abgriff direkt in der ersten Arbeitskammer erfolgt. In allen Fällen erfolgt die Luftversorgung der Luftfeder ausgehend vom Speisekanal in die erste Arbeitskammer hinein und von dort aus dann zur Luftfeder.The tapping of the air spring compressed air from the first working chamber could, for example, take place at an outgoing from the first working chamber working channel. However, it is particularly advantageous if the tap takes place directly in the first working chamber. In all cases, the air supply of the air spring takes place from the feed channel in the first working chamber and from there then to the air spring.

Um die Luftfeder zu generieren, ist zweckmäßigerweise im Ventilgehäuse eine Luftfederkammer vorhanden, die von einer mit dem Ventilglied bewegungsgekoppelten und in Richtung der zweiten Schaltstellung orientierten Beaufschlagungsfläche begrenzt ist. Die Luftfederkammer wird aus der ersten Arbeitskammer mit der Luftfeder-Druckluft gespeist, um sodann das Ventilglied durch Einwirkung auf die Beaufschlagungsfläche in Richtung der ersten Schaltstellung mit der Luftfederkraft zu beaufschlagen. Die Beaufschlagungsfläche könnte Bestandteil eines beispielsweise als Kolben oder Membran ausgebildeten Beaufschlagungselementes sein, das mit dem Ventilglied in losem Kontakt steht und auf selbiges eine Schubkraft übertragen kann. In den meisten Fällen wird sich die Beaufschlagungsfläche aber direkt am Ventilglied befinden und insbesondere von einer Stirnfläche des Ventilgliedes gebildet sein.To generate the air spring, an air spring chamber is expediently present in the valve housing, which is bounded by a motion-coupled with the valve member and oriented in the direction of the second switching position Beaufschlagungsfläche. The air spring chamber is fed from the first working chamber with the air spring compressed air to then act on the valve member by acting on the loading surface in the direction of the first switching position with the air spring force. The loading surface could be part of an example, designed as a piston or membrane Beaufschlagungselementes, which is in loose contact with the valve member and can transmit a thrust on selbiges. In most cases, however, the loading surface will be located directly on the valve member and in particular be formed by an end face of the valve member.

Für das schnelle Zurückschalten des Ventilgliedes in die erste, stabile Schaltstellung ist es vorteilhaft, wenn sich der in der Luftfederkammer herrschende, als Luftfederdruck bezeichenbare Fluiddruck nicht zu schnell abbaut. Insbesondere bei einem als Schieberventil ausgebildeten Ventil kann die Entlüftung der ersten Arbeitskammer prinzipbedingt schon beginnen, bevor das Ventilglied vollständig in die erste Schaltstellung zurückbewegt wurde. Damit bei einer solchen Situation kein zu rascher Druckabfall in der Luftfederkammer auftritt, ist es vorteilhaft, wenn in die Verbindung zwischen der ersten Arbeitskammer und der Luftfederkammer eine Drosseleinrichtung eingeschaltet ist, die die Entlüftung der Luftfederkammer verlangsamt. Die Drosseleinrichtung kann bei Bedarf einstellbar ausgebildet sein.For the rapid switching back of the valve member in the first, stable switching position, it is advantageous if the ruling in the air spring chamber, denominated as air spring pressure fluid pressure does not degrade too quickly. In particular, in the case of a valve designed as a slide valve, the venting of the first working chamber can in principle already begin before the valve member has been completely moved back into the first switching position. So that in such a situation no too rapid pressure drop occurs in the air spring chamber, it is advantageous if in the connection between the first working chamber and the air spring chamber, a throttle device is turned on, which slows the venting of the air spring chamber. The throttle device can be designed to be adjustable if necessary.

Wenn sich das Ventilglied in der ersten Schaltstellung befindet, ist die Luftfederkammer zumindest nach kurzer Zeit drucklos, weil sie über die mit dem Entlüftungskanal kommunizierende erste Arbeitskammer zur Atmosphäre entlüftet ist. In der Regel wird die erste Schaltstellung dann trotzdem bedingt durch Reibungseinflüsse stabil sein. Gleichwohl kann es zweckmäßig sein, das Festhalten des Ventilgliedes in der ersten Schaltstellung zu unterstützen. Dies gilt vor allem dann, wenn das Ventil als Sitzventil ausgebildet ist und zur Gewährleistung einer zuverlässigen Funktion das Ventilglied in der ersten Schaltstellung mit einer bestimmten Kraft an einen Ventilsitz angedrückt werden sollte. In all diesen Fällen ist es von Vorteil, wenn zusätzlich zu der Luftfeder eine mechanische Federeinrichtung vorhanden ist, die das Ventilglied ständig in Richtung der ersten Schaltstellung beaufschlagt. Die Federkraft dieser Federeinrichtung kann jedoch sehr gering ausfallen, so dass die oben erläuterten erfindungsgemäßen Vorteile nicht beeinträchtigt werden.When the valve member is in the first switching position, the air spring chamber is depressurized, at least after a short time, because it is vented to the atmosphere via the communicating with the first venting chamber working chamber. As a rule, the first shift position will still be stable due to the effects of friction. However, it may be appropriate to support the retention of the valve member in the first switching position. This is especially true when the valve is designed as a seat valve and to ensure reliable operation, the valve member should be pressed in the first switching position with a certain force to a valve seat. In all these cases, it is advantageous if in addition to the air spring, a mechanical spring means is provided which constantly urges the valve member in the direction of the first switching position. However, the spring force of this spring device can be very small, so that the above-mentioned advantages of the invention are not impaired.

Bei dem Ventil handelt es sich vorzugsweise um ein 5/2-Wegeventil, das dann zusätzlich zu der ersten Arbeitskammer auch noch eine zweite Arbeitskammer aufweist, wobei diese beiden Arbeitskammern in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Ventilgliedes abwechselnd mit dem Speisekanal und einem Entlüftungskanal verbunden werden. Die zweite Arbeitskammer weist dabei zu keiner Zeit eine Fluidverbindung zur Luftfeder bzw. zu der gegebenenfalls zur Bildung der Luftfeder genutzten Luftfederkammer auf.The valve is preferably a 5/2-way valve, which then in addition to the first working chamber also has a second working chamber, said two working chambers in response to the switching position of the valve member alternately with the feed channel and be connected to a vent channel. The second working chamber has at no time a fluid connection to the air spring or to the possibly used to form the air spring air spring chamber.

Ist das Ventil als 3/2-Wegeventil ausgebildet, stellt die erste Arbeitskammer die einzige Arbeitskammer dar, die abwechselnd mit dem Speisekanal oder mit dem Entlüftungskanal verbindbar ist.If the valve is designed as a 3/2-way valve, the first working chamber is the only working chamber, which is alternately connectable to the feed channel or with the vent channel.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur (1) zeigt einen Längsschnitt einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils, wobei das Ventilglied unterhalb der strichpunktiert angedeuteten Längsachse in der ersten Schaltstellung und oberhalb dieser Längsachse in der zweiten Schaltstellung gezeigt ist.The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. The only figure ( 1 ) shows a longitudinal section of a preferred embodiment of the valve according to the invention, wherein the valve member is shown below the dash-dotted lines indicated longitudinal axis in the first switching position and above this longitudinal axis in the second switching position.

Das in seiner Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Ventil ist von monostabiler Bauart und verfügt über ein gemäß Doppelpfeil 2 zwischen einer ersten Schaltstellung 3 und einer zweiten Schaltstellung 4 umschaltbares Ventilglied 10. Die unterhalb der Längsachse 5 des Ventils 1 angedeutete erste Schaltstellung 3 ist eine stabile Grundstellung. Die oberhalb der Längsachse 5 illustrierte zweite Schaltstellung 4 ist eine monostabile Stellung, die das Ventilglied 10 nur so lange beibehält, wie es aktiv durch eine gesteuert auferlegbare Betätigungskraft FB beaufschlagt wird. Das Zurückstellen in die stabile erste Schaltstellung 3 ausgehend von der zweiten Schaltstellung 4 wird durch eine Luftfeder 6 hervorgerufen, die eine der Betätigungskraft FB entgegengesetzt gerichtete Luftfederkraft FL auf das Ventilglied 10 ausüben kann.That in its entirety with reference number 1 designated valve is of monostable design and has a double arrow 2 between a first switching position 3 and a second switching position 4 switchable valve member 10 , The below the longitudinal axis 5 of the valve 1 indicated first switching position 3 is a stable basic position. The above the longitudinal axis 5 illustrated second switching position 4 is a monostable position, which is the valve member 10 only as long as it is actively acted upon by a controlled auferlegbare actuation force FB. The return to the stable first switching position 3 starting from the second switching position 4 is by an air spring 6 caused, one of the actuating force FB oppositely directed air spring force FL on the valve member 10 can exercise.

In der bevorzugten Gestaltung des Ausführungsbeispiels ist das Ventil 1 als 5/2-Wegeventil konzipiert. Der Erfindungsgedanke kann aber auch in Ventilen mit anderen Funktionalitäten verwirklicht werden, insbesondere in einem 3/2-Wegeventil. Soweit erfindungsgemäße Maßnahmen betroffen sind, gelten die weiteren Ausführungen somit auch für Mehrwegeventile mit einer 3/2-Funktionalität.In the preferred embodiment of the embodiment, the valve 1 designed as a 5/2-way valve. However, the concept of the invention can also be implemented in valves with other functionalities, in particular in a 3/2-way valve. As far as measures according to the invention are concerned, the further embodiments thus also apply to multiway valves with a 3/2 functionality.

Das Ventil 1 verfügt über ein bevorzugt mehrteiliges Ventilgehäuse 7, das sich beim Ausführungsbeispiel aus einem Mittelteil 7a und zwei stirnseitig daran angesetzten ersten und zweiten Abschlussteilen 7b, 7c zusammensetzt. Im Innern des Ventilgehäuses 7 ist eine längliche Ventilkammer 8 ausgebildet, in der das schon erwähnte Ventilglied 10 in Längsrichtung gemäß Doppelpfeil 2 verschiebbar aufgenommen ist. Das Ventil 1 des Ausführungsbeispiels ist ein Schieberventil mit einem insbesondere als Kolbenschieber ausgebildeten Ventilglied, das, in Längsrichtung beabstandet, mehrere nach radial außen orientierte ringförmige Dichtflächen 12 trägt. Bevorzugt sind die ringförmigen Dichtflächen 12 an insbesondere gummielastischen Dichtungsringen 13 ausgebildet, die an einem länglichen Grundkörper 11 des Ventilgliedes 10 befestigt sind. Die Dichtflächen 12 liegen gleitverschieblich und mithin dynamisch dichtend an der peripheren Mantelfläche 14 der Ventilkammer 8 an.The valve 1 has a preferred multi-part valve housing 7 , Which in the embodiment of a central part 7a and two front and second end parts attached thereto on the front side 7b . 7c composed. Inside the valve body 7 is an elongated valve chamber 8th formed, in the already mentioned valve member 10 in longitudinal direction according to double arrow 2 slidably received. The valve 1 of the embodiment is a slide valve with a valve member designed in particular as a piston valve, which, spaced in the longitudinal direction, a plurality of radially outwardly oriented annular sealing surfaces 12 wearing. Preferably, the annular sealing surfaces 12 in particular rubber-elastic sealing rings 13 formed, attached to an elongated body 11 of the valve member 10 are attached. The sealing surfaces 12 are slidable and therefore dynamic sealing at the peripheral surface 14 the valve chamber 8th at.

Die Ventilkammer 8 ist axial in mehrere Längenabschnitte unterteilt, in die jeweils einer von mehreren das Ventilgehäuse 7 durchsetzenden Ventilkanälen 15 seitlich einmündet. Ein mittlerer Längenabschnitt der Ventilkammer 8 kommuniziert dabei mit einem Speisekanal 15a, der mit einer externen Druckluftquelle verbunden oder verbindbar ist. Auf axial einander entgegengesetzten Seiten ist der mittlere Längenabschnitt der Ventilkammer 8 von je einem weiteren Längenabschnitt flankiert, wobei diese beiden Längenabschnitte im Folgenden als erste und zweite Arbeitskammern 16, 17 bezeichnet werden. In die erste Arbeitskammer 16 mündet ein erster Arbeitskanal 15b der Ventilkanäle 15, in die zweite Arbeitskammer 17 ein zweiter Arbeitskanal 15c. An diese beiden Arbeitskanäle 15b, 15c kann ein nicht näher gezeigter Verbraucher angeschlossen werden, der gesteuert mit Druckluft beaufschlagt werden soll, beispielsweise ein Pneumatikzylinder oder eine sonstige, pneumatisch betätigbare Einrichtung.The valve chamber 8th is axially divided into several longitudinal sections, in each of which one of the valve housing 7 passing through valve channels 15 opens laterally. A middle length of the valve chamber 8th communicates with a feed channel 15a which is connected or connectable to an external source of compressed air. On axially opposite sides of the middle longitudinal portion of the valve chamber 8th each flanked by a further longitudinal section, wherein these two longitudinal sections hereinafter referred to as the first and second working chambers 16 . 17 be designated. In the first working chamber 16 opens a first working channel 15b the valve channels 15 , in the second working chamber 17 a second working channel 15c , To these two working channels 15b . 15c can be connected to a consumer not shown in detail, which is to be acted upon controlled by compressed air, such as a pneumatic cylinder or other, pneumatically actuated device.

Jede Arbeitskammer 16, 17 ist auf der dem mittleren Längenabschnitt der Ventilkammer 8 entgegengesetzten Außenseite durch einen äußeren Längenabschnitt der Ventilkammer 8 flankiert, von denen der in 1 links liegende mit einem ersten Entlüftungskanal 15d und der in 1 rechts liegende mit einem zweiten Entlüftungskanal 15e in Verbindung steht. Die beiden Entlüftungskanäle 15d, 15e stehen im Betrieb des Ventils 1 ständig mit der Atmosphäre in Verbindung.Every working chamber 16 . 17 is on the middle length of the valve chamber 8th opposite outside by an outer length of the valve chamber 8th flanked, of which the in 1 left lying with a first venting channel 15d and the in 1 right-hand side with a second venting channel 15e communicates. The two ventilation channels 15d . 15e stand during operation of the valve 1 constantly in contact with the atmosphere.

Alle Ventilkanäle 15 münden mit ihren der Ventilkammer 8 entgegengesetzten Endbereichen an einer Außenfläche 18 des Ventilgehäuses 7 aus, wobei zweckmäßigerweise alle Kanalmündungen an ein und derselben solchen Außenfläche 18 angeordnet sind. Das Ventil 1 kann mit der besagten Außenfläche 18 voraus an einer Trägerplatte montiert werden, in der sich die Ventilkanäle 15 fortsetzen. Denkbar ist allerdings auch ein direkter Anschluss von wegführenden Fluidleitungen. Die Entlüftungskanäle 15d, 15e können direkt zur Atmosphäre ausmünden, bei Bedarf über je einen zugeordneten Schalldämpfer hinweg.All valve channels 15 open with their valve chamber 8th opposite end portions on an outer surface 18 of the valve housing 7 expedient, with all channel openings expediently on one and the same such outer surface 18 are arranged. The valve 1 can with the said outer surface 18 be mounted in advance on a support plate in which the valve channels 15 continue. It is also conceivable, however, a direct connection of wegführenden fluid lines. The ventilation channels 15d . 15e can lead directly to the atmosphere, if necessary via an associated silencer away.

Im Bereich der mit den Ventilkanälen 15 kommunizierenden Längenabschnitte hat die Ventilkammer 8 jeweils einen vergrößerten Querschnitt, so dass momentan in diesem Bereich liegende Dichtflächen 12 nicht an der Mantelfläche 14 anliegen und dementsprechend wirklungslos sind. Dort wo eine Dichtfläche 12 mit der Mantelfläche 14 in Dichtkontakt steht, werden axial benachbarte Längenabschnitte der Ventilkammer 8 fluiddicht voneinander abgetrennt.In the area of the valve channels 15 communicating lengths has the valve chamber 8th each an enlarged cross section, so that currently lying in this area sealing surfaces 12 not on the lateral surface 14 and therefore are completely ineffective. There where a sealing surface 12 with the lateral surface 14 is in sealing contact, axially adjacent longitudinal portions of the valve chamber 8th fluid-tight separated from each other.

Auf diese Weise wird erreicht, dass in der ersten Schaltstellung 3 der erste Arbeitskanal 15b mit dem ersten Entlüftungskanal 15d verbunden und gleichzeitig vom Speisekanal 15a abgetrennt ist. Der Speisekanal 15a steht dabei jedoch mit dem zweiten Arbeitskanal 15c in Verbindung, der gleichzeitig vom zweiten Entlüftungskanal 15e abgetrennt ist.In this way it is achieved that in the first switching position 3 the first working channel 15b with the first venting channel 15d connected and at the same time from the feed channel 15a is separated. The feeding channel 15a stands however with the second working channel 15c in conjunction, the same time from the second venting channel 15e is separated.

In der zweiten Schaltstellung 4 sind die geschilderten Verhältnisse vertauscht. Jetzt kommuniziert der erste Arbeitskanal 15b bei gleichzeitiger Abtrennung vom ersten Entlüftungskanal 15d mit dem Speisekanal 15a, wobei zur gleichen Zeit der zweite Arbeitskanal 15c vom Speisekanal 15a abgetrennt ist und mit dem zweiten Entlüftungskanal 15e kommuniziert.In the second switching position 4 the described conditions are reversed. Now the first working channel communicates 15b with simultaneous separation from the first venting channel 15d with the feeding channel 15a , wherein at the same time the second working channel 15c from the feed channel 15a is separated and with the second vent channel 15e communicated.

Ein an den ersten Arbeitskanal 15b angeschlossener Verbraucher wird somit in der ersten Schaltstellung 3 über den ersten Entlüftungskanal 15d entlüftet und in der zweiten Schaltstellung 4 über den Speisekanal 15a mit Druckluft versorgt.On to the first working channel 15b connected consumer is thus in the first switching position 3 over the first venting channel 15d vented and in the second switching position 4 over the feed channel 15a supplied with compressed air.

An einer in 1 links liegenden ersten Stirnseite weist das Ventilglied 10 einen Betätigungsabschnitt 22 auf, an der entgegengesetzten, in 1 nach rechts weisenden zweiten Stirnseite einen Beaufschlagungsabschnitt 23. Sowohl der Betätigungsabschnitt 22 als auch der Beaufschlagungsabschnitt 23 liegen über eine Dichtung 21 gleitverschieblich an der Mantelfläche 14 an und begrenzen somit auf der vom Ventilglied 11 jeweils axial abgewandten Seite im Falle des Betätigungsabschnittes 22 eine Betätigungskammer 24 und im Falle des Beaufschlagungsabschnittes 23 eine Luftfederkammer 25.At one in 1 left lying first end face, the valve member 10 an operating section 22 on, on the opposite, in 1 pointing to the right second end face a Beaufschlagungsabschnitt 23 , Both the operating section 22 as well as the loading section 23 lie over a seal 21 slidable on the lateral surface 14 and thus limit on the valve member 11 each axially opposite side in the case of the operating section 22 an actuation chamber 24 and in the case of the loading section 23 an air spring chamber 25 ,

Die der Betätigungskammer 24 zugewandte Stirnfläche des Betätigungsabschnittes 22 definiert eine mit dem Ventilglied 10 bewegungsgekoppelte Betätigungsfläche 26. Die der Luftfederkammer 25 zugewandte Stirnfläche des Beaufschlagungsabschnittes 23 definiert eine mit dem Ventilglied 10 ebenfalls bewegungsgekoppelte Beaufschlagungsfläche 27. Die Betätigungsfläche 26 entspricht somit zweckmäßigerweise der Querschnittsfläche der Betätigungskammer 24, die Beaufschlagungsfläche 27 der Querschnittsfläche der Luftfederkammer 25.The actuation chamber 24 facing end face of the actuating portion 22 defines one with the valve member 10 motion-coupled actuating surface 26 , The air spring chamber 25 facing end face of the Beaufschlagungsabschnittes 23 defines one with the valve member 10 likewise motion-coupled loading area 27 , The actuating surface 26 thus suitably corresponds to the cross-sectional area of the actuating chamber 24 , the loading area 27 the cross-sectional area of the air spring chamber 25 ,

Über einen zweckmäßigerweise das Ventilgehäuse 7 durchsetzenden Abgriffskanal 28 liegt eine ständige Fluidverbindung zwischen der Luftfederkammer 25 und der ersten Arbeitskammer 16 vor. Der Abgriffskanal 28 mündet zweckmäßigerweise direkt in die erste Arbeitskammer 16 ein, beispielsweise an einer der Mündung des ersten Arbeitskanals 15b diametral gegenüberliegenden Stelle.About a suitably the valve housing 7 penetrating tap channel 28 there is a constant fluid connection between the air spring chamber 25 and the first working chamber 16 in front. The tap channel 28 expediently flows directly into the first working chamber 16 a, for example, at one of the mouth of the first working channel 15b diametrically opposite point.

Somit ist der in der Luftfederkammer 25 herrschende Fluiddruck abhängig vom Druck in der ersten Arbeitskammer 16. Vorbehaltlich einer noch zu erläuternden, in 1 strichpunktiert angedeuteten optionalen Drosseleinrichtung 32 entspricht der Druck in der Luftfederkammer 25 dem gleichzeitig in der ersten Arbeitskammer 16 herrschenden Druck.Thus, in the air spring chamber 25 prevailing fluid pressure depending on the pressure in the first working chamber 16 , Subject to a yet to be explained, in 1 dash-dotted lines indicated optional throttle device 32 corresponds to the pressure in the air spring chamber 25 at the same time in the first working chamber 16 prevailing pressure.

Die in der Luftfederkammer 25 anstehende Druckluft sei im Folgenden zur besseren Unterscheidung als Luftfeder-Druckluft bezeichnet. Sie bildet die oben schon erwähnte Luftfeder 6, indem sie auf die Beaufschlagungsfläche 27 einwirkt und somit das Ventilglied 10 mit einer in Richtung der ersten Schaltstellung 3 wirkenden Luftfederkraft FL beaufschlagt.The in the air spring chamber 25 Pending compressed air is referred to below for better distinction as air spring compressed air. It forms the already mentioned above air spring 6 by putting on the loading area 27 acts and thus the valve member 10 with one in the direction of the first switching position 3 acting air spring force FL acted upon.

Der Betätigungsabschnitt 22 und die Betätigungskammer 24 sind Bestandteile von in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 33 bezeichneten Betätigungsmitteln, die eine dahingehende Druckbeaufschlagung des Ventilgliedes 10 ermöglichen, dass selbiges mit der Betätigungskraft FB beaufschlagt wird.The operating section 22 and the actuation chamber 24 are components of in their entirety by reference 33 designated actuating means, the pertinent pressurization of the valve member 10 allow the same is applied to the actuating force FB.

Beim Ausführungsbeispiel ist das Ventil 1 ein vorgesteuertes Ventil, wobei auf der Basis an einer elektromechanischen Schnittstelle 31 eingespeister elektrischer Betätigungssignale eine gesteuerte Fluidbeaufschlagung der Betätigungskammer 24 und somit auch der Betätigungsfläche 26 mit Betätigungs-Druckluft erfolgen kann.In the embodiment, the valve 1 a pilot-operated valve, being based on an electromechanical interface 31 fed electrical actuation signals controlled fluid loading of the actuation chamber 24 and thus also the actuating surface 26 can be done with actuating compressed air.

In diesem Zusammenhang verfügt das Ventil 1 zweckmäßigerweise über eine durch die eingespeisten Betätigungssignale elektrisch betätigbare Vorsteuerventileinrichtung 34, die in den Verlauf eines Vorsteuerkanals 35 eingeschaltet ist, der die Betätigungskammer 24 mit dem Speisekanal 15a bzw. dem mit diesem Speisekanal 15a kommunizierenden Längenabschnitt der Ventilkammer 8 verbindet. Die Vorsteuerventileinrichtung 34 verfügt über ein Ventilelement 36, das je nach Betätigungszustand eine in der oberen Hälfte gezeigt Offenstellung oder eine in der unteren Hälfte gezeigte Schließstellung einnehmen kann. In der Offenstellung des Ventilelements 36 ist der Vorsteuerkanal 35 offen und Druckluft aus dem Speisekanal 15a wird als Betätigungs-Druckluft in die Betätigungskammer 24 eingespeist. In der Schließstellung ist der Vorsteuerkanal 35 unterbrochen und gleichzeitig die Betätigungskammer 24 durch einen weiteren Entlüftungskanal 37 der Vorsteuerventileinrichtung 34 hindurch zur Atmosphäre hin entlüftet.In this context, the valve has 1 expediently via an electrically actuated by the actuated actuating signals pilot valve device 34 in the course of a pilot channel 35 is turned on, the actuation chamber 24 with the feeding channel 15a or with this feed channel 15a communicating length of the valve chamber 8th combines. The pilot valve device 34 has a valve element 36 that depending on the operating state can assume an open position shown in the upper half or a closed position shown in the lower half. In the open position of the valve element 36 is the pilot channel 35 open and compressed air from the feed channel 15a is used as actuating air in the actuating chamber 24 fed. In the closed position is the pilot channel 35 interrupted and at the same time the actuating chamber 24 through another venting channel 37 the pilot valve device 34 vented through to the atmosphere.

Die Vorsteuerventileinrichtung 34 enthält als Ventilmittel beim Ausführungsbeispiel ein Magnetventil, das aber beispielsweise auch ein Piezoventil sein könnte.The pilot valve device 34 contains as a valve means in the embodiment, a solenoid valve, but for example, could be a piezo valve.

Die Funktionsweise des Ventils 1 ist nun ausgehend von der ersten Schaltstellung 3 bevorzugt die folgende:
In der ersten Schaltstellung 3 des Ventilgliedes 10 nimmt die Vorsteuerventileinrichtung 34 die Schließstellung ein und die Betätigungskammer 24 ist entlüftet. Ein an den ersten Arbeitskanal 15b angeschlossener Verbraucher ist durch den ersten Entlüftungskanal 15d hinweg ebenfalls entlüftet. Da der erste Arbeitskanal 15b bzw. die diesem zugeordnete erste Arbeitskammer 16 in diesem Falle drucklos ist, liegt in der Luftfederkammer 25 ebenfalls kein Überdruck an. Der zweite Arbeitskanal 15c wird aus dem Speisekanal 15a mit Druckluft versorgt, wobei diese Funktion entfällt, wenn das Ventil 1 als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist. The functioning of the valve 1 is now starting from the first switching position 3 prefers the following:
In the first switching position 3 of the valve member 10 takes the pilot valve device 34 the closed position and the actuation chamber 24 is vented. On to the first working channel 15b connected consumer is through the first venting channel 15d away also vented. Because the first working channel 15b or the first working chamber associated therewith 16 is depressurized in this case, lies in the air spring chamber 25 also no overpressure. The second working channel 15c gets out of the feed channel 15a supplied with compressed air, this function is omitted when the valve 1 is designed as a 3/2-way valve.

Bedingt durch die zwischen dem Ventilglied und dem Ventilgehäuse 7 auftretende Reibung verharrt das Ventilglied 10 auch ohne zusätzliche Stabilisierungsmittel in der ersten Schaltstellung 3.Due to the between the valve member and the valve housing 7 occurring friction remains the valve member 10 without additional stabilizing agent in the first switching position 3 ,

Zum Umschalten des Ventilgliedes 10 in die zweite Schaltstellung 4 wird die Vorsteuerventileinrichtung 34 in die Offenstellung geschaltet, so dass Druckluft aus dem Speisekanal 15a durch den Vorsteuerkanal 35 hindurch als Betätigungs-Druckluft in die Betätigungskammer 24 eingespeist wird. Diese Betätigungs-Druckluft ruft die Betätigungskraft FB hervor und verschiebt das Ventilglied 10 in die zweite Schaltstellung 4, wobei das Volumen der Luftfederkammer 25 stark verringert wird.For switching the valve member 10 in the second switching position 4 becomes the pilot valve device 34 switched to the open position, allowing compressed air from the feed channel 15a through the pilot channel 35 through as operating compressed air in the actuating chamber 24 is fed. This actuating air pressure causes the actuating force FB and moves the valve member 10 in the second switching position 4 , where the volume of the air spring chamber 25 is greatly reduced.

Da die Luftfederkammer 25 zunächst noch drucklos ist, lässt sich für das Umschalten in die zweite Schaltstellung 4 eine hohe Schaltgeschwindigkeit erzielen. Die Umschaltzeit ist also sehr kurz.Because the air spring chamber 25 initially still depressurized, can be used for switching to the second switching position 4 achieve a high switching speed. The switching time is very short.

In dem Moment, in dem durch das sich verlagernde Ventilglied 10 die erste Arbeitskammer 16 mit dem Speisekanal 15a in Verbindung gesetzt wird, strömt unter dem Betriebsdruck des Speisekanals 15a stehende Druckluft durch den Abgriffskanal 28 hindurch in die Luftfederkammer 25 und baut dort ein die Luftfeder 6 bildendes Druckluftpolster auf. Dieser Vorgang beginnt beim Ausführungsbeispiel kurz vor Erreichen der zweiten Schaltstellung 4, wobei in der zweiten Schaltstellung 4 die Fluidverbindung zwischen der ersten Arbeitskammer 16 und der Luftfederkammer 25 vollständig freigegeben ist.The moment in which by the displacing valve member 10 the first working chamber 16 with the feeding channel 15a is communicated, flows under the operating pressure of the feed channel 15a standing compressed air through the tap channel 28 through the air spring chamber 25 and builds the air spring there 6 forming compressed air cushion. This process begins in the embodiment shortly before reaching the second switching position 4 , wherein in the second switching position 4 the fluid connection between the first working chamber 16 and the air spring chamber 25 is completely released.

Somit sind in der zweiten Schaltstellung 4 sowohl die Betätigungsfläche 26 als auch die Beaufschlagungsfläche 27 mit einem Druck gleicher Höhe beaufschlagt. Die Druckluft für die Betätigungsfläche 26 entstammt direkt aus dem Speisekanal 15a bzw. dem mit diesem verbundenen Längenabschnitt der Ventilkammer 8, während die Luftfeder-Druckluft indirekt auch aus dieser Quelle stammt, allerdings über die erste Arbeitskammer 16 hinweg.Thus, in the second switching position 4 both the actuating surface 26 as well as the loading area 27 subjected to a pressure of the same height. The compressed air for the actuating surface 26 comes directly from the feed channel 15a or the associated with this length of the valve chamber 8th , while the air spring compressed air comes indirectly from this source, but over the first working chamber 16 time.

Damit die zweite Schaltstellung 4 solange beigehalten bleibt, wie in der Betätigungskammer 24 die Betätigungs-Druckluft ansteht, ist die Beaufschlagungsfläche 27 kleiner als die Betätigungsfläche 26 gewählt. Dadurch ergibt sich stets ein das Ventilglied 10 in Richtung der zweiten Schaltstellung 4 vorspannender Kraftüberschuss. Die Flächendifferenz muss dabei nicht sehr groß sein. Sie kann insbesondere wesentlich kleiner sein als bei konventionellen Luftfeder-Ventilen. Beim Ausführungsbeispiel beträgt die Beaufschlagungsfläche 27 mehr als 50% der Betätigungsfläche 26 und liegt insbesondere in einem Bereich zwischen 60% und 90% der Betätigungsfläche 26.So that the second switching position 4 as long as maintained, as in the actuation chamber 24 the actuating compressed air is present, is the loading surface 27 smaller than the actuating surface 26 selected. This always results in the valve member 10 in the direction of the second switching position 4 biasing power surplus. The area difference does not have to be very big. In particular, it can be much smaller than conventional air spring valves. In the embodiment, the application area 27 more than 50% of the operating area 26 and is in particular in a range between 60% and 90% of the actuating surface 26 ,

Zum Zurückschalten des Ventilgliedes 10 in die erste Schaltstellung 3 wird die Betätigungskammer 24 über den weiteren Entlüftungskanal 37 hinweg zur Atmosphäre entlüftet. Hierzu wird die Vorsteuerventileinrichtung 34 in die Schließstellung umgeschaltet. Die Betätigungskraft FB fällt somit weg, so dass die weiterhin anstehende Luftfederkraft FL in der Lage ist, das Ventilglied 10 in die erste Schaltstellung 3 zurückzuschieben.For switching back the valve member 10 in the first switching position 3 becomes the actuation chamber 24 over the further venting channel 37 vented to the atmosphere. For this purpose, the pilot valve device 34 switched to the closed position. The actuating force FB thus falls away, so that the still pending air spring force FL is able, the valve member 10 in the first switching position 3 push back.

Spätestens bei Erreichen der ersten Schaltstellung 3 bei einem Schieberventil prinzipbedingt in der Regel jedoch schon kurz vorher, wird die erste Arbeitskammer 16 vom Speisekanal 15a abgetrennt und wieder mit dem ersten Entlüftungskanal 15d in Verbindung gesetzt. Somit erfolgt eine Entlüftung der ersten Arbeitskammer 16 und mithin auch der über den Abgriffskanal 28 daran angeschlossenen Luftfederkammer 25. Die Luftfederkraft FL baut sich somit wieder ab und erreicht schließlich den Wert Null, wenn die erste Schaltstellung 3 ausreichend lange bestehen bleibt, um dem Luftfederdruck durch den Abgriffskanal 28 hindurch ein Absenken auf den Atmosphärendruck zu ermöglichen.At the latest when reaching the first switching position 3 in a slide valve in principle but usually shortly before, the first working chamber 16 from the feed channel 15a disconnected and again with the first venting channel 15d contacted. Thus, a venting of the first working chamber 16 and therefore also via the tap channel 28 attached air spring chamber 25 , The air spring force FL thus degrades again and finally reaches the value zero when the first shift position 3 remains sufficiently long to the air spring pressure through the tap channel 28 through a lowering to the atmospheric pressure to allow.

Ersichtlich ist also die zweite Schaltstellung 4 eine monostabile Schaltstellung, die nur so lange beibehalten wird, wie auf das Ventilglied 10 eine ausreichend hohe Betätigungskraft FB einwirkt. Andernfalls wird das Ventilglied 10 durch die von der Luftfeder 6 erzeugte Luftfederkraft FL umgehend in die erste Schaltstellung 3 zurückbewegt.Obviously, therefore, is the second switching position 4 a monostable switching position, which is maintained only as long as on the valve member 10 a sufficiently high actuation force FB acts. Otherwise, the valve member 10 through the from the air spring 6 generated air spring force FL immediately in the first switching position 3 moved back.

Bedingt dadurch, dass die Beaufschlagungsfläche 27 fast annähernd so groß gewählt werden kann wie die Betätigungsfläche 26, lässt sich auch für das Zurückschalten in die erste Schaltstellung 3 eine sehr kurze Umschaltzeit verwirklichen.Due to the fact that the loading surface 27 Almost as large as the actuating surface 26 , can also be used for switching back to the first position 3 realize a very short switching time.

Es versteht sich, dass die Flächenverhältnisse zwischen der Betätigungsfläche 26 und der Beaufschlagungsfläche 27 entsprechend anzupassen sind, wenn der zur Beaufschlagung der Betätigungsfläche 26 genutzte Betätigungsdruck eine andere Höhe aufweist als der in der ersten Schaltstellung 3 in der ersten Arbeitskammer 16 anstehende Betriebsdruck. Möglich ist dies beispielsweise dann, wenn die Betätigungs-Druckluft nicht aus dem Speisekanal 15a abgezweigt wird, sondern separat zugeführt wird.It is understood that the area ratios between the actuating surface 26 and the loading area 27 are to be adjusted accordingly when the for applying the actuating surface 26 used actuating pressure has a different height than that in the first switching position 3 in the first working chamber 16 Pending operating pressure. This is possible, for example, when the actuating air is not from the feed channel 15a is branched off, but is supplied separately.

Damit das Ventilglied 10 die erste Schaltstellung 3 trotz eventueller Erschütterungen zuverlässig beibehält, kann zusätzlich zu der Luftfeder 6 eine das Ventilglied 10 ständig in Richtung der ersten Schaltstellung 3 beaufschlagende mechanische Federeinrichtung 38 vorhanden sein, die in der Zeichnung strichpunktiert angedeutet ist. Die optionale mechanische Federeinrichtung 38 wirkt zweckmäßigerweise zwischen dem Ventilgehäuse 7 und dem Ventilglied 10 und ist insbesondere als Druckfeder ausgebildet.So that the valve member 10 the first switching position 3 In spite of possible vibrations reliably maintains, in addition to the air spring 6 one the valve member 10 constantly in the direction of the first switching position 3 acting mechanical spring device 38 be present, which is indicated by dash-dotted lines in the drawing. The optional mechanical spring device 38 expediently acts between the valve housing 7 and the valve member 10 and is designed in particular as a compression spring.

Es ist zweckmäßig, beim Umschalten des Ventilgliedes 10 in die erste Schaltstellung 3 einem zu schnellen Druckabbau in der Luftfederkammer 25 entgegenzuwirken. Hierzu kann in den Verlauf des Abgriffskanals 28 die oben schon erwähnte Drosseleinrichtung 32 eingeschaltet sein. Sie bewirkt einen verzögerten Druckabbau in der Luftfederkammer 25 und stellt auch unter ungünstigen Rahmenbedingungen, beispielsweise bei hoher Reibung zwischen dem Ventilglied 10 und dem Ventilgehäuse 7, ein vollständiges Umschalten des Ventilgliedes 10 in die erste Schaltstellung 3 sicher. Bei Bedarf kann die Drosseleinrichtung 32 Bestandteil eines Drossel-Rückschlag-Ventils sein, so dass nur für eine Strömung aus der Luftfederkammer 25 in Richtung zur ersten Arbeitskammer 16 eine Drosselung stattfindet, in der Gegenrichtung jedoch eine ungehinderte Fluidströmung zum raschen Aufbau der Luftfederkraft FL gewährleistet ist.It is useful when switching the valve member 10 in the first switching position 3 Too fast pressure reduction in the air spring chamber 25 counteract. This can be done in the course of the tapping channel 28 the above-mentioned throttle device 32 to be on. It causes a delayed pressure reduction in the air spring chamber 25 and provides even under unfavorable conditions, for example, high friction between the valve member 10 and the valve housing 7 , a complete switching of the valve member 10 in the first switching position 3 for sure. If necessary, the throttle device 32 Be part of a throttle-check valve, allowing only for a flow out of the air spring chamber 25 towards the first working chamber 16 a throttling takes place in the opposite direction, however, an unobstructed fluid flow is ensured for the rapid construction of the air spring force FL.

Auch ohne separate Drosseleinrichtung 32 kann einem zu schnellen Druckabbau in der Luftfederkammer vorgebeugt werden, indem der Querschnitt des Abgriffskanals 28 insgesamt entsprechend klein ausgelegt wird.Even without a separate throttle device 32 can be prevented too rapid pressure reduction in the air spring chamber, by the cross section of the tapping channel 28 overall is designed accordingly small.

Die geschilderten Luftfederungsmaßnahmen sind auch dann verwendbar, wenn das Ventil 1 von nicht vorgesteuerter Bauart ist und die Betätigungskraft FB direkt aufgebracht wird, sei es nun pneumatisch oder elektrisch.The described air suspension measures can also be used when the valve 1 is not pilot-controlled type and the operating force FB is applied directly, whether pneumatic or electric.

Beim Ausführungsbeispiel sind der Betätigungsabschnitt 22 und der Beaufschlagungsabschnitt 23 und mithin auch die an diesen angeordneten Betätigungs- und Beaufschlagungsflächen 26, 27 ein fester Bestandteil des Ventilgliedes 10. Denkbar wäre allerdings auch eine separate Ausgestaltung, insbesondere derart, dass der Betätigungsabschnitt 22 und/oder der Beaufschlagungsabschnitt 23 nur lose am Ventilglied 10 anliegt und diesbezüglich nur Schubkräfte übertragen kann.In the embodiment, the operating portion 22 and the loading section 23 and consequently also the actuating and loading surfaces arranged on them 26 . 27 an integral part of the valve member 10 , However, it would also be conceivable to have a separate configuration, in particular such that the actuating section 22 and / or the loading section 23 only loose on the valve member 10 is applied and in this regard can only transmit shear forces.

Um eine ungehinderte Verlagerung von Betätigungsabschnitt 22 und Beaufschlagungsabschnitt 23 zu ermöglichen, sind die sich jeweils rückseitig daran anschließenden Längenabschnitte der Ventilkammer 8 zweckmäßigerweise über Atmungskanäle 42, 43 ständig mit der Atmosphäre verbunden.To an unobstructed shift of operating section 22 and loading section 23 to allow, are in each case the rear side adjoining longitudinal sections of the valve chamber 8th expediently via respiratory channels 42 . 43 constantly connected to the atmosphere.

Der Aufbau eines 3/2-Wegeventils kann demjenigen der 1 entsprechen, mit der Ausnahme, dass dann die zweite Arbeitskammer 17 mit zugeordnetem zweitem Arbeitskanal 15c und auch der zweite Entlüftungskanal 15e entfällt, ebenso wie die zugehörigen Bestandteile des Ventilgliedes 10. Die Baulänge des Ventils 1 reduziert sich dann entsprechend. Die erste Arbeitskammer 16 ist in diesem Fall die einzige Arbeitskammer des Ventils 1.The structure of a 3/2-way valve can that of 1 match, except that then the second working chamber 17 with assigned second working channel 15c and also the second venting channel 15e deleted, as well as the associated components of the valve member 10 , The length of the valve 1 then reduces accordingly. The first working chamber 16 is in this case the only working chamber of the valve 1 ,

Claims

Monostable valve for controlling fluid flows, with a valve housing ( 7 ) and in this respect either in a first switching position ( 3 ) and a second switching position ( 4 ) positionable valve member ( 10 ), wherein a first working chamber which can be connected or connected to a consumer ( 16 ) of the valve ( 1 ) in the first switching position ( 3 ) with a venting channel communicating with the atmosphere ( 15d ) and in the second switching position with a connectable to a compressed air source or connected feed channel ( 15a ) and one with the valve member ( 10 ) motion-coupled impingement surface ( 27 ) for switching from the second to the first switching position by an air spring ( 6 ) from the feed channel ( 15a ) originating air spring compressed air, which from the first working chamber ( 16 ) is tapped, such that in the direction of the first switching position ( 3 ) on the valve member ( 10 ) acting air spring force (FL) of the in the first working chamber ( 16 ) is dependent on the prevailing fluid pressure, the valve ( 1 ) Actuating means ( 33 ) having a switching of the valve member ( 10 ) in the second switching position ( 4 ) causing pressurization of the valve member ( 10 ) and one with the valve member ( 10 ) motion coupled, in the direction of the first switching position ( 3 ) pointing actuating surface ( 26 ), which are for switching the valve member ( 10 ) in the second switching position ( 4 ) is acted upon by compressed air, characterized in that the of the air spring ( 6 ) acted upon, with the valve member ( 10 ) motion-coupled impingement surface ( 27 ) greater than 50% of the actuating surface ( 26 ).

Valve according to claim 1, characterized in that the tap of the air spring compressed air directly in the first working chamber ( 16 ) he follows.

Valve according to claim 1 or 2, characterized in that for the formation of the air spring ( 6 ) an air spring chamber ( 25 ), which is connected to the valve member ( 10 ) motion coupled, in the direction of the second switching position ( 4 ) oriented impact area ( 27 ) is limited and via a tap channel ( 28 ) to the first working chamber ( 16 ) connected.

Valve according to claim 3, characterized in that the air spring chamber ( 25 ) limiting loading area ( 27 ) an integral part of the valve member ( 10 ).

Valve according to claim 4, characterized in that the loading surface ( 27 ) of an end face of the valve member ( 10 ) is formed.

Valve according to one of claims 3 to 5, characterized in that in the connection between the first working chamber ( 16 ) and the air spring chamber ( 25 ) a throttle device ( 32 ) is turned on.

Valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that in addition to the air spring ( 6 ) a the valve member ( 10 ) constantly in the direction of the first switching position ( 3 ) acting mechanical spring device ( 38 ) having.

Valve according to one of claims 1 to 7, characterized in that the actuating means ( 33 ) an electrically actuable pilot valve device ( 34 ) by means of which in the direction of the second switching position ( 4 ) oriented compressed air admission of the valve member ( 10 ) is controllable.

Valve according to one of claims 1 to 8, characterized in that it is designed as a slide valve.

Valve according to claim 9, characterized in that the valve member ( 10 ) is designed as a piston valve.

Valve according to one of claims 1 to 10, characterized in that it is designed as a 5/2-way valve, wherein in addition to the first working chamber ( 16 ) a second working chamber ( 17 ), these two working chambers ( 16 . 17 ) alternately with the feed channel ( 15a ) are connectable.