DE1101889B

DE1101889B - Pressure-relieved pneumatic control valve

Info

Publication number: DE1101889B
Application number: DEW18845A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Arenhold; Walter Ortmann
Original assignee: Westinghouse Bremsen GmbH
Current assignee: Westinghouse Bremsen GmbH
Priority date: 1956-04-13
Filing date: 1956-04-13
Publication date: 1961-03-09

Description

Druckentlastetes pneumatisches Steuerventil Die Erfindung befaßt sich mit Verbesserungen an druckentlasteten pneumatischen Steuerventilen mit zwei auf einer Achse liegenden Ventilverschlußstücken auf einem auf derselben Achse angeordneten, die beiden Verschlußstücke wechselweise bewegenden, als Membran oder Kolben ausgebildeten Steuerglied, das auf seiner einen Seite von einem willkürlich einstellbaren Steuerdruck und auf seiner anderen Seite von einem durch eines der beiden Verschlußstücke gesteuerten Druck beaufschlagt ist.Pressure Relieved Pneumatic Control Valve The invention is concerned with improvements to pressure-relieved pneumatic control valves with two on one axis lying valve closing pieces on one arranged on the same axis, the two locking pieces alternately moving, designed as a membrane or piston Control member on one side of an arbitrarily adjustable control pressure and on its other side by one controlled by one of the two locking pieces Pressure is applied.

Zum wechselweisen abgestuften Be- und Entlüften von Arbeitskammern finden wegen ihres verhältnismäßig einfachen Aufbaues vielfach Doppelsitzventile nach Fig. 1 der Zeichnung Verwendung. In der gezeichneten Darstellung ist 1 das Verschlußstück des Doppelsitzventils, das in seiner Schließstellung den Durchgang zwischen zwei Ventilkammern 2, 3 sperrt und das gleichzeitig als Sitz für eine axial bewegliche hohle Spindel 4 dient. Die Kammer 2 ist mit einem Druckluftvorratsbehälter, die Kammer 3 mit einem Arbeitszylinder verbunden, während in einer Kammer 5 unterhalb eines mit der Spindel 4 fest verbundenen Steuergliedes, beispielsweise in Form einer Membran 6, ein Steuerdruck von veränderlichem Wert zur Wirkung gebracht werden kann. In der gezeichneten Normalstellung ist die Kammer 3 über die hohle Spindel 4 zur Atmosphäre entlüftet. Sobald Steuerdruck in der Kammer 5 wirksam wird, hebt sich die Spindel 4 gegen das Verschlußstück 1 und schließt zunächst die Kammer 3 zur Atmosphäre ab, bis der Steuerdruck so weit gesteigert wird, daß das Verschlußstück 1 gegen den in der Kammer 2 herrschenden Vorratsbehälterdruck geöffnet werden kann. Der Druck der in die Kammer 3 und den angeschlossenen Arbeitszylinder überströmenden Druckluft wirkt mittels der Membran 6 auf die Spindel 4 zurück und läßt diese eine Stellung einnehmen, in der das Verschlußstück 1 sowohl den Überströmquerschnitt zwischen den Kammern 2, 3 als auch die Mündung der Spindel 4 abschließt. Auf diese Weise läßt sich durch Steigern oder Senken des Steuerdruckes in der Kammer 5 jede gewünschte Druckänderung in der Kammer 3 hervorrufen.For alternating, graduated aeration and ventilation of working chambers often find double seat valves because of their relatively simple structure according to Fig. 1 of the drawing use. In the illustration shown, 1 is that Closure piece of the double seat valve, which in its closed position the passage between two valve chambers 2, 3 locks and at the same time as a seat for one axially movable hollow spindle 4 is used. The chamber 2 is equipped with a compressed air reservoir, the chamber 3 is connected to a working cylinder, while in a chamber 5 below a control member firmly connected to the spindle 4, for example in the form of a Diaphragm 6, a control pressure of variable value can be brought into effect. In the normal position shown, the chamber 3 is on the hollow spindle 4 to Atmosphere vented. As soon as control pressure takes effect in chamber 5, it rises the spindle 4 against the closure piece 1 and initially closes the chamber 3 to Atmosphere until the control pressure is increased so far that the closure piece 1 can be opened against the prevailing reservoir pressure in the chamber 2. The pressure overflowing into chamber 3 and the connected working cylinder Compressed air acts back by means of the membrane 6 on the spindle 4 and leaves this one Assume a position in which the closure piece 1 has both the overflow cross-section between the chambers 2, 3 and the mouth of the spindle 4 closes. To this Way can by increasing or decreasing the control pressure in the chamber 5 each bring about the desired change in pressure in chamber 3.

Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß das Verschlußstück 1 gegen den vollen Vorratsbehälterdruck angehoben werden muß. Unter Vernachlässigung der Spannung der üblichen leichten Schließfeder ist zum öffnen des Ventils eine Kraft zu überwinden, worin p den Behälterdruck und D den Außendurchmesser des Ventilsitzes in der Trennwand zwischen den Kammern 2, 3 bedeutet. Unmittelbar nach dem öffnen des Ventils vermindert sich diese Gegenkraft um einen der Ringfläche proportionalen Betrag, so daß eine genaue und feinfühlige Drucksteuerung unmöglich wird.This known arrangement has the disadvantage that the closure piece 1 must be raised against the full reservoir pressure. Neglecting the tension of the usual light closing spring, there is a force to open the valve to overcome, where p is the container pressure and D is the outer diameter of the valve seat in the partition between the chambers 2, 3. Immediately after opening the valve, this counterforce is reduced by one of the annular surfaces proportional amount, so that precise and sensitive pressure control becomes impossible.

Es ist bekannt, diesen Nachteil durch Entlasten des Doppelsitzventilverschlußstückes 1 von dem Druck des Vorratsbehälters zu vermeiden. Beispielsweise wird nach einem in Fig. 2 dargestellten Vorschlag das Verschlußstück 1 mit einem dichtend in einer Hülse 7 geführten zylindrischen Ansatz 8 versehen und der Raum über dem Verschlußstück durch eine Bohrung 9 in ständige Verbindung mit der Kammer 3 unter dem Verschlußstück gebracht. Eine vollständige Entlastung wird dadurch jedoch selbst dann noch nicht erreicht, wenn der Außendurchmesser D,4 des Ansatzes 8 gleich dem Durchmesser der Spindel 4 wird, was mit Rücksicht auf die Bohrung 9 mit konstruktiven Schwierigkeiten verbunden ist. Die erforderliche Öffnungskraft P ist auch in diesem Falle zunächst mindestens gleich und geht erst nach dem Öffnen auf Null zurück. Eine vollständige Entlastung ist aber neben den erwähnten Gründen schon deshalb anzustreben, weil sie das Ventil unabhängig von der Höhe des Vorratsbehälterdruckes macht.It is known to avoid this disadvantage by relieving the double seat valve closure piece 1 from the pressure of the storage container. For example, according to a proposal shown in FIG. 2, the closure piece 1 is provided with a cylindrical extension 8 sealingly guided in a sleeve 7 and the space above the closure piece is brought into constant communication with the chamber 3 below the closure piece through a bore 9. However, a complete relief is not yet achieved even if the outer diameter D, 4 of the projection 8 is equal to the diameter of the spindle 4, which is associated with constructional difficulties with regard to the bore 9. In this case too, the required opening force P is initially at least the same and only goes back to zero after opening. However, in addition to the reasons mentioned, a complete relief is to be aimed for because it makes the valve independent of the level of the reservoir pressure.

Es ist weiterhin ein Mehrwegschieber bekannt, bei dem eine Druckentlastung durch die rohrförmige Ausbildung und gleichachsige Anordnung zweier Ventilglieder erreicht wird. Dieser Schieber ist jedoch nur zum öffnen oder Schließen eines Druckmittelkreises und nicht zur Regelung von Drucken in Abhängigkeit von der Höhe eines Vordruckes geeignet. Außerdem ist sein Durchströmquerschnitt ungeachtet der lichten Weite der Ventilglieder beschränkt auf radiale Bohrungen in einer die Ventilglieder aufnehmenden und führenden Buchse. Der wesentliche Nachteil dieser bekannten Konstruktion liegt vor allem darin, das eine vollständige Entlastung grundsätzlich nicht möglich ist. Gerade dies ist aber für eine feinfühlige Steuerung,. beispielsweise von Führerbremsventilen, eine notwendige Voraussetzung für die Betriebssicherheit des Fährzeuges.There is also a multi-way slide known in which a pressure relief due to the tubular design and coaxial arrangement of two valve members is achieved. However, this slide is only used to open or close a pressure medium circuit and not to regulate prints depending on the size of a form suitable. In addition, its flow cross-section is regardless of the clear width Valve members limited to radial bores in a valve member receiving and leading socket. The main disadvantage of this known Construction is mainly in the fact that a complete discharge in principle not possible. But this is precisely what is needed for sensitive control. for example of driver's brake valves, a necessary prerequisite for operational safety of the vehicle.

Gemäß der Erfindung sollen nun die vorstehend geschilderten Nachteile bekannter Vorrichtungen bei druckentlasteten- -pneumatischen Steuerventilen dadurch beseitigt werden, das das Steuerglied die beiden Verschlusstücke über Mitnehmer nach Überwindung eines gewissen Spieles bewegt.According to the invention, the disadvantages outlined above are now intended known devices with pressure-relieved pneumatic control valves thereby be eliminated that the control member the two locking pieces via driver moved after overcoming a certain game.

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform sind die Mitnehmer als eine mit abgesetzten Enden ausgestattete Hülse ausgebildet. Es ist aber auch möglich, erstere als Stößel bzw. als langgestreckte Hülse auszugestalten, welche an ihrem zwischen den beiden Verschlusstücken gelegenen Teil einen Bund aufweist.According to an advantageous embodiment, the drivers are as one formed with remote ends equipped sleeve. But it is also possible the former to design as a plunger or as an elongated sleeve, which on their has a collar located between the two closure pieces.

EinigeAusführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Steuerventils sind nachstehend an Hand der Zeichnung in rein schematischer Weise noch etwas näher erläutert.Some embodiments of the control valve according to the invention are explained in more detail below with reference to the drawing in a purely schematic manner.

Das Steuerventil nach Fig. 3 enthält ein in dem gezeichneten Beispiel als Membran ausgebildetes Steuerglied 6 mit einem zur Aufnahme zweier Verschlusstücke 11, 12 eingerichteten Mitnehmer in Form einer Hülse 10. Die beiden Verschlusstücke sind relativ zu dem Steuerglied 6 in axialer Richtung gegen die Spannung einer Druckfeder 13 beweglich. Das Verschlußstück 11 ist dichtend in der Hülse 10 geführt, während über die Führung des Verschlusstückes 12 in der Hülse 10 und über Radialbohrungen 14 das Innere der beiden Verschlusstücke mit einer Kammer 3 unterhalb des Steuergliedes 6 in ständiger Verbindung steht. Ein Anschluß 15 in Verlängerung des Verschlußstückes 12 führt zu dem nicht gezeichneten Arbeitszylinder.The control valve according to FIG. 3 contains an example shown in the drawing designed as a membrane control member 6 with one for receiving two locking pieces 11, 12 arranged driver in the form of a sleeve 10. The two locking pieces are relative to the control member 6 in the axial direction against the tension of a compression spring 13 movable. The closure piece 11 is sealingly guided in the sleeve 10 while via the guidance of the locking piece 12 in the sleeve 10 and via radial bores 14 the interior of the two locking pieces with a chamber 3 below the control member 6 is in constant communication. A connection 15 in extension of the closure piece 12 leads to the working cylinder, not shown.

Durch eine das Verschlusstück 12 dichtend umfassende Trennwand 18 wird die Kammer 3 gegen eine atmosphärische Kammer 17 abgeschlossen, mit der sie nur durch Abheben des Verschlusstückes 12 von einem Ventilsitz 16 in Verbindung treten kann. Oberhalb des Steuergliedes 6 befindet sich eine von dem steuernden Druck beaufschlagte Kammer 5, deren obere Begrenzung eine das Verschlusstück 11 dichtend umfassende Trennwand 19 bildet. Durch Abheben des Verschlusstückes 11 von einem Ventilsitz 20 kann Vorratsbehälterluft aus einer angrenzenden Kammer 2 in die Kammer 3 und den Anschluß 15 überströmen.By a partition 18 encompassing the closure piece 12 in a sealing manner the chamber 3 is closed off from an atmospheric chamber 17 with which it connected only by lifting the closure piece 12 from a valve seat 16 can kick. Above the control member 6 is one of the controlling one Pressurized chamber 5, the upper limit of which is a locking piece 11 sealingly comprehensive partition 19 forms. By lifting the locking piece 11 from a valve seat 20 can supply container air from an adjacent chamber 2 in the chamber 3 and the connection 15 overflow.

In der gezeichneten Abschlusstellung, die Druckbleichheit auf beiden Seiten des Steuergliedes 6 voraussetzt, liegen die Versehlußstücke 11, 12 unter der Wirkung der Feder 13 auf ihren Sitzen 16, 20 auf. Das Einsteuern von Druck in die Kammer 5 bewirkt Ausweichen des Steuergliedes 6 nach unten und Abheben des Verschlusstückes 11 von seinem Sitze 20, so das Vorratsbehälterluft aus der Kammer 2 nach dem Anschluß 15 und gleichzeitig durch die Radialbohrungen 14 auch in die Kammer 3 strömt, bis der steigende Druck von unten das Steuerglied 6 wieder in die Abschlußsteilung zurückführt. Durch Senken des Steuerdruckes in der Kammer 5 weicht das Steuerglied & nach oben aus und hebt das Verschlusstück 12 von seinem Sitz 16, worauf Druckluft aus der Kammer 3 und aus der bei 15 angeschlossenen Rohrleitung über die Kammer 17 bis zur Wiederherstellung des Druckieichgewichtes auf beiden Seiten des Steuergliedes 6 zur Atmosphäre abströmt.In the final position drawn, the pale print on both Assuming sides of the control member 6, the Versehlußteile 11, 12 are below the action of the spring 13 on their seats 16, 20. Controlling pressure in the chamber 5 causes the control member 6 to move downwards and lift the locking piece 11 from its seats 20, so the reservoir air from the chamber 2 after the connection 15 and at the same time through the radial bores 14 also flows into the chamber 3 until the increasing pressure from below leads the control member 6 back into the final division. By lowering the control pressure in chamber 5, control member & gives way from the top and lifts the locking piece 12 from its seat 16, whereupon compressed air from the chamber 3 and from the pipeline connected at 15 via the chamber 17 bis to restore the pressure calibration on both sides of the control element 6 flows to the atmosphere.

Das Steuerventil nach Fig. 4 ist in der Belüftungsstellung gezeichnet. Sein Steuerglied 6, das wiederum auf der einen Seite von dem Vorsteuerdruck in der Kammer 5 und auf der anderen Seite von dem gesteuerten Druck in der Kammer 3 beaufschlagt wird, wirkt über Mitnehmer in Form von Stößeln 21, 22 auf das Einlas- bzw. das Auslaßventilverschlußstück 11, 12. Die beiden Verschlusstücke 11, 12 sind als kurze, dichtend in den zugehörigen Verschlußkappen geführte Rohrstücke ausgebildet und mit einer kreisringförmigen Dichtfläche versehen, mit der sie unter der Wirkung leichter Schließfedern 23, 24 auf ihren zugeordneten Ventilsitzen 25, 26 abdichten. Die Druckkräfte der Stößel 21, 22 nehmen die Verschlusstücke mittels durchbrochener Zwischenwände 27, 28 auf. Das Verschlusstück 12 steuert die Verbindung der Kammer 3 mit der freien Atmosphäre über eine Leitung 29 und die Kammer 17, und das Verschlusstück 11 steuert die Verbindung des zu dem gesteuerten Gerät führenden Anschlusses 15 mit dem Vorratsbehälter über die Kammer 2.The control valve according to FIG. 4 is drawn in the ventilation position. His control member 6, which in turn on one side of the pilot pressure in the Chamber 5 and on the other hand acted upon by the controlled pressure in chamber 3 acts via drivers in the form of plungers 21, 22 on the inlet or outlet valve closure piece 11, 12. The two locking pieces 11, 12 are short, sealing in the associated Closure caps guided pipe pieces formed and with a circular ring-shaped Provided sealing surface with which they under the action of light closing springs 23, 24 seal on their associated valve seats 25, 26. The pushing forces of the ram 21, 22 accommodate the closure pieces by means of perforated partition walls 27, 28. The closure piece 12 controls the connection of the chamber 3 with the free atmosphere Via a line 29 and the chamber 17, and the closure piece 11 controls the connection of the connection 15 leading to the controlled device with the storage container the chamber 2.

In der in Fig. 4 gezeichneten Belüftungsstellung hat sich das Steuerglied 6 durch Erhöhen des Vordruckes in der Kammer 5 nach unten bewegt und mittels des Stößels 22 das Verschlusstück 11 geöffnet, das dadurch der Druckluft aus dem Vorratsbehälter und der Kammer 2 den Weg zum Anschluß 15 freigibt. Da der Anschluß 15 über Bohrungen 30 ständig mit der Kammer 3 in Verbindung steht, wird das Steuerglied 6 nach Erreichen des Druckgleichgewichtes auf beiden Seiten in seine Mittelstellung zurückgeschoben, in der beide Verschlusstücke 11, 12 geschlossen sind. Wird der Vorsteuerdruck gesenkt, so bewegt sich das Steuerglied 6 infolge des höheren Druckes in der Kammer 3 nach oben und öffnet mittels des Stößels 21 das Verschlusstück 12, worauf Druckluft aus der Kammer 3 über den Leitungsteil 29 und die Kammer 17 zur Atmosphäre abströmt, bis Druckgleichheit auf beiden Seiten des Steuergliedes wiederhergestellt ist.In the ventilation position shown in Fig. 4, the control member has 6 moved down by increasing the pressure in the chamber 5 and by means of the The plunger 22 opens the locking piece 11, which thereby removes the compressed air from the reservoir and the chamber 2 clears the way to the connection 15. Since the connection 15 has holes 30 is constantly in communication with the chamber 3, the control member 6 is after reaching of the pressure equilibrium pushed back into its middle position on both sides, in which both locking pieces 11, 12 are closed. If the pilot pressure is reduced, so the control member 6 moves as a result of the higher pressure in the chamber 3 above and opens the locking piece 12 by means of the plunger 21, whereupon compressed air is released the chamber 3 flows through the line part 29 and the chamber 17 to the atmosphere, until the pressure is equal on both sides of the control element.

Das Steuerglied 6 des in Fig. 5 dargestellten Ventils ist mit einem Mitnehmer in Form einer langgestreckten Hülse 4 versehen, über welche die Kammer 3 unterhalb des Steuergliedes ständig mit dem Anschluß 15 in Verbindung steht. Die Hülse 4 weist an ihrem zwischen zwei Verschlusstücken gelegenen Teil einen Bund auf. Die beiden Verschlusstücke 11, 12 ähnlich denen nach Fig. 4 sind dichtend innerhalb des Gehäuses geführt und können durch die jeweilige Schulter des Bundes an der Hülse 4 entgegen der Spannung zweier leichter Schließfedern 23, 24 wechselweise von ihren Sitzen auf einem Dichtring 31 abgehoben werden. Das Ventil ist ebenfalls in der Belüftungsstellung gezeichnet. Die Wirkungsweise entspricht der des Ventils nach Fig. 4.The control member 6 of the valve shown in Fig. 5 is with a Provided driver in the form of an elongated sleeve 4 over which the chamber 3 is constantly connected to the connection 15 below the control member. the Sleeve 4 has a collar on its part located between two closure pieces on. The two locking pieces 11, 12 similar to those of FIG. 4 are sealingly inside of the housing and can through the respective shoulder of the collar on the sleeve 4 against the tension of two light closing springs 23, 24 alternating from their Sitting on a sealing ring 31 can be lifted off. The valve is also in the Ventilation position drawn. The mode of operation corresponds to that of the valve Fig. 4.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Pressure-relieved pneumatic control valve with two valve closing pieces lying on one axis and one on the same axis arranged, the two locking pieces alternately moving, as a membrane or. Piston formed control member, which on its one side of an arbitrary adjustable control pressure and on its other side by one through one of the controlled pressure is applied to both locking pieces, characterized in that that the control member (6) the two locking pieces (11, 12) via drivers (10, 21, 22, 4) after overcoming a certain amount of play.

2. Valve according to claim 1, - characterized by the fact that the driver is marked as one with a set end up equipped sleeve (10) are formed.

3. Valve according to claim 1, characterized in that that the drivers are designed as tappets (21, 22).

4. Valve according to claim 1, characterized in that the driver is designed as an elongated sleeve (4) are which on their part located between the two locking pieces (11, 12) has a covenant. Publications considered: German Patent Specifications No. 123 558, 450 760, 523 102, 569 892, 733 620, 852 324.