DE102014207393B4 - Valve - Google Patents
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Abstract
Ventil mit mindestens einer Ventilkammer (2), in die auf zwei entlang einer Achse (5) gegenüberliegenden Seiten ein erster Fluidanschlussraum (4) über einen ersten Ventilsitz (3) und ein zweiter Fluidanschlussraum (7) über einen zweiten Ventilsitz (6) münden und in der ein den beiden Ventilsitzen (3, 6) zugewandte Schließflächen (11, 12) aufweisender Ventilteller (10) mittels eines Stößels (13) entgegen der Kraft einer Feder (14) in axialer Richtung zu dem zweiten Ventilsitz (6) hin aus einer Ruheposition in eine Betätigungsposition verschiebbar angeordnet ist, wobei der Ventilteller (10) eine gegenüber der Abstandsmitte zwischen den beiden Schließflächen (11, 12) in axialer Richtung versetzte Halterung (16) aufweist, mit der er in einer von zwei möglichen Einbaulagen lösbar an dem Stößel (13) befestigt ist, und wobei der Ventilteller (10) in der ersten Einbaulage in der Ruheposition den ersten Ventilsitz (3) schließt und in der Betätigungsposition zwischen beiden Ventilsitzen (3, 6) liegt und in der zweiten Einbaulage in der Ruheposition zwischen beiden Ventilsitzen (3, 6) liegt und in der Betätigungsposition den zweiten Ventilsitz (6) schließt.Valve with at least one valve chamber (2), into which a first fluid connection space (4) via a first valve seat (3) and a second fluid connection space (7) via a second valve seat (6) open on two sides opposite one another along an axis (5) and in which a valve plate (10) facing the two valve seats (3, 6) has closing surfaces (10) by means of a plunger (13) against the force of a spring (14) in the axial direction towards the second valve seat (6) Rest position is displaceably arranged in an actuating position, the valve plate (10) having a holder (16) which is offset in the axial direction with respect to the center of the distance between the two closing surfaces (11, 12) and with which it can be detachably attached to the plunger in one of two possible installation positions (13) is fixed, and wherein the valve plate (10) closes the first valve seat (3) in the first installation position in the rest position and in the actuation position between the two valve seats (3, 6) l is in the second installation position in the rest position between the two valve seats (3, 6) and closes the second valve seat (6) in the actuating position.
Description
Ventile weisen im einfachsten Fall eine Ventilkammer auf, in der ein bewegbarer, mit einem Ventilsitz zusammenwirkender Ventilteller angeordnet ist. Beiderseits des Ventilsitzes sind Fluidanschlussräume vorhanden. Mittels eines Stößels kann der Ventilteller auf den Ventilsitz gedrückt werden, um das Ventil zu schließen, oder von diesem wegbewegt werden, um das Ventil zu öffnen. Der Stößel kann z. B. pneumatisch oder elektromagnetisch gegen die Kraft einer Feder aus einer Ruheposition in eine Betätigungsposition bewegt werden. Wird der Stößel nicht betätigt oder fällt die pneumatische oder elektrische Energie zu seiner Betätigung aus, wird er bzw. der Ventilteller von der Feder in die Ruheposition bewegt. Je nach Anforderung und entsprechender Bauart des Ventils ist dieses in der Ruheposition geschlossen oder geöffnet.In the simplest case, valves have a valve chamber in which a movable valve plate, which cooperates with a valve seat, is arranged. Fluid connection spaces are provided on both sides of the valve seat. The valve disk can be pressed onto the valve seat to close the valve or moved away from it to open the valve by means of a plunger. The plunger can e.g. B. can be moved pneumatically or electromagnetically against the force of a spring from a rest position into an actuating position. If the plunger is not actuated or if the pneumatic or electrical energy fails to actuate it, the spring or the valve disk is moved into the rest position. Depending on the requirement and the corresponding design of the valve, it is closed or opened in the rest position.
In Vorsteuer- oder Servoventilen kommen unter anderem Dreiwegeventile zum Einsatz. Diese können in bekannter Weise als Schiebeventile, Drehventile oder aus einzelnen einfachen und geeignet verschalteten Ventilen aufgebaut sein. So enthält ein aus der
In der Prozessindustrie kommen Servoventile oft als Bestandteil eines elektropneumatischen Stellungsreglers zum Einsatz, wobei an die Stelle des Hydraulikzylinders ein- oder zweiseitiger Antrieb für ein Prozessventil tritt. Bei Ausfall der elektrischen Energie oder der Druckluft im Servoventil wird oft gefordert, dass der von dem Stellungsregler gesteuerte Antrieb das Prozessventil automatisch in eine sichere Position, in der Regel „Öffnen“ oder „Schließen“, bringt. Dies geschieht dadurch, dass das Dreiwegeventil im Ruhezustand eine Stellung einnimmt, in der der Antrieb des Prozessventils entlüftet wird. Es kann aber, insbesondere bei doppelt wirkenden Antrieben, gewünscht sein, dass der Antrieb bei Ausfall der elektrischen oder pneumatischen Energie die jeweils aktuelle Position hält.In the process industry, servo valves are often used as part of an electropneumatic positioner, with the hydraulic cylinder being replaced by a single or double-sided actuator for a process valve. In the event of failure of the electrical energy or the compressed air in the servo valve, it is often required that the actuator controlled by the positioner automatically brings the process valve into a safe position, usually “opening” or “closing”. This happens because the three-way valve takes a position in the idle state in which the drive of the process valve is vented. However, especially in the case of double-acting drives, it may be desirable for the drive to hold the current position in the event of failure of the electrical or pneumatic energy.
Aus der
Je nach Stellung des Ventils im Ruhezustand weist bei dem bekannten Ventil der Stößel unterschiedliche axiale Positionen auf, aus denen er bei Betätigung in entgegengesetzte Richtungen bewegt werden muss.Depending on the position of the valve in the idle state, the tappet in the known valve has different axial positions from which it must be moved in opposite directions when actuated.
Aus der
Bei dem aus der
Das aus der
Das aus der
Das
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders einfach aufzubauendes und einfach zu betätigendes Ventil anzugeben, das je nach Anforderung im Ruhezustand entweder geöffnet oder geschlossen ist und bei Betätigung schließt bzw. öffnet.The
The invention has for its object to provide a particularly simple to set up and easy to operate valve that is either open or closed depending on requirements in the idle state and closes or opens when actuated.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene Ventil gelöst.According to the invention the object is achieved by the valve specified in
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Ventil mit mindestens einer Ventilkammer, in die auf zwei entlang einer Achse gegenüberliegenden Seiten ein erster Fluidanschlussraum über einen ersten Ventilsitz und ein zweiter Fluidanschlussraum über einen zweiten Ventilsitz münden und in der ein den beiden Ventilsitzen zugewandte Schließflächen aufweisender Ventilteller mittels eines Stößels entgegen der Kraft einer Feder in axialer Richtung zu dem zweiten Ventilsitz hin aus einer Ruheposition in eine Betätigungsposition verschiebbar angeordnet ist, wobei der Ventilteller eine gegenüber der Abstandsmitte zwischen den beiden Schließflächen in axialer Richtung versetzte Halterung aufweist, mit der er in einer von zwei möglichen Einbaulagen lösbar an dem Stößel befestigt ist, und wobei der Ventilteller in der ersten Einbaulage in der Ruheposition den ersten Ventilsitz schließt und in der Betätigungsposition zwischen beiden Ventilsitzen liegt und in der zweiten Einbaulage in der Ruheposition zwischen beiden Ventilsitzen liegt und in der Betätigungsposition den zweiten Ventilsitz schließt.The invention thus relates to a valve with at least one valve chamber, into which a first fluid connection space via a first valve seat and a second fluid connection space via a second valve seat open on two sides lying opposite one another along an axis, and into which a valve disk having a closing surface facing the two valve seats by means of a The plunger is displaceable against the force of a spring in the axial direction towards the second valve seat from a rest position into an actuation position, wherein the valve plate has a holder which is offset in the axial direction with respect to the center of the distance between the two closing surfaces and with which it is detachably fastened to the tappet in one of two possible installation positions, and wherein the valve plate closes the first valve seat in the rest position in the first position and lies between the two valve seats in the actuation position and lies between the two valve seats in the rest position in the rest position and closes the second valve seat in the actuation position.
Je nach Einbaulage des Ventiltellers ist das Ventil im Ruhezustand entweder geschlossen oder geöffnet. Ist das Ventil im Ruhezustand geschlossen, so wird es bei Betätigung geöffnet; ist es im Ruhezustand geöffnet, so wird es bei Betätigung geschlossen. Die Ruhe- und die Betätigungsposition des Stößels bleiben von der Einbaulage des Ventiltellers unberührt, so dass der Antrieb für das Ventil unverändert bleiben kann.Depending on the installation position of the valve plate, the valve is either closed or open in the idle state. If the valve is closed in the idle state, it is opened when actuated; if it is open in the idle state, it is closed when actuated. The rest and the actuation position of the tappet remain unaffected by the installation position of the valve plate, so that the drive for the valve can remain unchanged.
Der Ventilteller kann z. B. eine Mittelbohrung aufweisen, mit der er auf den Stößel aufgeschoben wird. Der Stößel ist dann mit einem Anschlag versehen, gegen den der Ventilteller von der Feder gedrückt wird. Alternativ wird ein besonders einfacher Aufbau dadurch erreicht, dass die Halterung des Ventiltellers in Form von zwei voneinander abgewandten Aufnahmen zum Ein- oder Aufstecken des Stößels ausgebildet ist. An dem Stößel muss dann kein gesonderter Anschlag ausgebildet sein, und Stößel und Ventilteller können einfach zusammengesteckt werden.The valve plate can e.g. B. have a center hole with which it is pushed onto the plunger. The plunger is then provided with a stop against which the valve plate is pressed by the spring. Alternatively, a particularly simple construction is achieved in that the holder of the valve plate is designed in the form of two receptacles facing away from one another for inserting or plugging in the tappet. No separate stop then has to be formed on the tappet, and the tappet and valve disk can simply be plugged together.
Das Ventil ist vorzugsweise in planarer Bauweise ausgebildet, wobei der erste Fluidanschlussraum, der erste Ventilsitz und ein sich daran anschließender Teil der Ventilkammer in einer ersten Platte und der übrige Teil der Ventilkammer, der zweite Ventilsitz und der zweite Fluidanschlussraum in einer zweiten Platte ausgebildet und beide Platten in axialer Richtung zusammengefügt sind. Insbesondere bei einem mehrere miteinander verschaltete Ventilkammern aufweisenden Ventil, können die Ventilkammern, Fluidanschlussräume sowie Fluidleitungen, welche zu den Fluidanschlussräumen oder von diesen weg führen oder die Fluidanschlussräume verschiedener Ventilkammern miteinander verbinden, durch mehr oder weniger automatisierte Fertigung mit sehr hoher Genauigkeit in die Platten eingebracht werden. Schließlich ist der planare Aufbau des Ventils sehr kompakt, wobei insbesondere bei mikromechanischer Fertigung der Ventilkammern, Fluidanschlussräume und Fluidleitungen sehr kleine Baugrößen erreicht werden.The valve is preferably designed in a planar design, the first fluid connection space, the first valve seat and an adjoining part of the valve chamber being formed in a first plate and the remaining part of the valve chamber, the second valve seat and the second fluid connection space being formed in a second plate, and both Plates are joined together in the axial direction. In particular in the case of a valve having a plurality of interconnected valve chambers, the valve chambers, fluid connection spaces and fluid lines which lead to or away from the fluid connection spaces or which connect the fluid connection spaces of different valve chambers to one another can be introduced into the plates with very high accuracy by means of more or less automated production . Finally, the planar structure of the valve is very compact, with very small sizes being achieved in particular in the case of micromechanical manufacture of the valve chambers, fluid connection spaces and fluid lines.
Sollen Ventilteller in zwei oder mehr Ventilkammern gleichzeitig betätigt werden, so sind die Ventilkammern vorzugsweise entlang ihrer Achse hintereinander angeordnet, wobei der zweite Fluidanschlussraum der vorderen Ventilkammer und der der erste Fluidanschlussraum der hinteren Ventilkammer durch eine bewegliche Membran abgedichtet sind und der Stößel in der vorderen Ventilkammer über die Membran auf den Stößel in der hinteren Ventilkammer wirkt. Die Membran erfüllt dabei die Doppelfunktion der Abdichtung der Fluidanschlussräume verschiedener Ventilkammern und der Übertragung der Betätigungswege und -kräfte auf den oder die Stößel der jeweils nachgeordneten Ventilkammer oder Ventilkammern.If valve disks in two or more valve chambers are to be actuated simultaneously, the valve chambers are preferably arranged one behind the other along their axis, the second fluid connection space of the front valve chamber and the first fluid connection space of the rear valve chamber being sealed by a movable membrane and the tappet in the front valve chamber acts on the tappet in the rear valve chamber via the membrane. The membrane fulfills the double function of sealing the fluid connection spaces of different valve chambers and the transmission of the actuation paths and forces to the plunger or plungers of the respective downstream valve chamber or valve chambers.
Wie oben bereits erwähnt, dienen elektropneumatische Stellungsregler zur Ansteuerung von pneumatischen Stellantrieben für Prozessventile. Für Stellantriebe mit Federrückstellung wird ein einfach wirkender, für Antriebe ohne Federrückstellung ein doppeltwirkender Stellungsregler eingesetzt, der mit zwei gegenläufigen Stelldrücken arbeitet. Zum Einsatz als Stellungsreglerventil in einem doppelt wirkenden Stellungsregler ist das erfindungsgemäße Ventil vorzugsweise mit vier Ventilkammern ausgebildet, wobei
- - außer dem Paar hintereinander angeordneter Ventilkammern ein weiteres Paar der hintereinander angeordneten Ventilkammern vorgesehen ist,
- - die ersten Fluidanschlussräume der jeweils vorderen Ventilkammern beider Paare in einen Abluftausgang münden,
- - die zweiten Fluidanschlussräume der jeweils hinteren Ventilkammern beider Paare mit einem Zulufteingang verbunden sind,
- - der erste Fluidanschlussraum der hinteren Ventilkammer des ersten Paares und der zweite Fluidanschlussraum der vorderen Ventilkammer des zweiten Paares mit einem ersten Stelldruckausgang verbunden sind und
- - der zweite Fluidanschlussraum der vorderen Ventilkammer des ersten Paares und der erste Fluidanschlussraum der hinteren Ventilkammer des zweiten Paares mit einem zweiten Stelldruckausgang verbunden sind.
- in addition to the pair of valve chambers arranged one behind the other, a further pair of the valve chambers arranged one behind the other is provided,
- the first fluid connection spaces of the respective front valve chambers of both pairs open into an exhaust air outlet,
- the second fluid connection spaces of the respective rear valve chambers of both pairs are connected to a supply air inlet,
- - The first fluid connection space of the rear valve chamber of the first pair and the second fluid connection space of the front valve chamber of the second pair are connected to a first signal pressure output and
- - The second fluid connection space of the front valve chamber of the first pair and the first fluid connection space of the rear valve chamber of the second pair are connected to a second signal pressure output.
Auch hier ist das Ventil vorzugsweise in planarer Bauweise ausgebildet, wobei die vorderen Ventilkammern beider Paare mit den zugehörigen Fluidanschlussräumen in der oben bereits erläuterten Weise in einem ersten Plattenpaar ausgebildet sind, die hinteren Ventilkammern beider Paare mit ihren zugehörigen Fluidanschlussräumen in einem weiteren Plattenpaar ausgebildet sind und beide Plattenpaare unter Zwischenlage der oben erwähnten und zur Abdichtung der vorderen und hinteren Ventilkammern sowie zur Übertragung der Betätigungswege und -kräfte auf die Stößel in den hinteren Ventilkammern dienenden Membran zusammengefügt sind.Here, too, the valve is preferably designed in a planar design, the front valve chambers of both pairs with the associated fluid connection spaces being formed in a first plate pair in the manner already explained above, the rear valve chambers of both pairs with their associated fluid connection spaces being formed in a further plate pair, and Both plate pairs are interposed with the membrane mentioned above and used to seal the front and rear valve chambers and to transmit the actuation paths and forces to the tappets in the rear valve chambers.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im Folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im Einzelnen zeigen die
-
1 bis4 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventils mit einer Ventilkammer, in der ein Ventilteller in zwei unterschiedlichen Einbaulagen und einmal in Ruheposition und das andere Mal in Betätigungsposition dargestellt ist, -
5 ein alternatives Ausführungsbeispiel des in den1 bis4 gezeigten Ventils mit einem Ventilteller in der ersten Einbaulage und in Ruheposition, die -
6 bis9 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventils als Dreiwegeventil mit zwei Ventilkammern, wobei der Ventilteller in einer Ventilkammer in zwei unterschiedlichen Einbaulagen und dabei einmal in Ruheposition und das andere Mal in Betätigungsposition dargestellt ist, und die -
10 und11 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventils mit zwei Paaren von hintereinander angeordneten Ventilkammern, wobei die Ventilteller in den Ventilkammern eines der beiden Paare in zwei unterschiedlichen Einbaulagen und dabei jeweils in Ruheposition dargestellt sind.
-
1 to4th 1 shows a first exemplary embodiment of the valve according to the invention with a valve chamber in which a valve disk is shown in two different installation positions and one in the rest position and the other in the actuating position, -
5 an alternative embodiment of the in the1 to4th shown valve with a valve plate in the first installation position and in the rest position, the -
6 to9 an embodiment of the valve according to the invention as a three-way valve with two valve chambers, the valve plate in a valve chamber in two different installation positions and is shown once in the rest position and the other time in the actuating position, and the -
10th and11 an embodiment of the valve according to the invention with two pairs of valve chambers arranged one behind the other, the valve disks in the valve chambers of one of the two pairs being shown in two different installation positions and in each case in the rest position.
Die
Die
Die
Der Ventilteller
Die
Die
Bei dem in den
Die
Das Ventilgehäuse
Die
In
In
Die
Die Ventilkammern
Die Ventilkammern
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