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Mehrsitzventil mit mindestens zwei scheibenförmigen Verschlußstücken
und Abstandsausgleich Die Erfindung betrifft ein Mehrsitzventil mit mindestens zwei
scheibenförmigen Verschlußstücken und einer Anordnung zum Überbrücken von Abstandsdifferenzen
eines der Verschlußstücke gegenüber seinem Sitz, um die gleichzeitige Abdichtung
beider Verschlußstücke in der Schließstellung gegenüber den Ventilsitzen zu gewährleisten.
Insbesondere ist die Erfindung für Magnetschaltventile und besonders für Mehrwegeschaltventile
bestimmt, deren Verschlußstücke in den einzelnen Betriebsstellungen durch entsprechende
übliche Querschnittsbemessungen unter dem Zulaufdruck noch entlastet sein können,
um mit geringen Schaltkräften auszukommen.
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Es sind Schaltventile mit einem einzigen Verschlußstücke bekannt,
bei denen das Verschlußstück gegenüber seinem Sitz durch einen sogenannten O-Ring
abgedichtet wird, der durch den Mediumdruck gegen die Abdichtstelle gepreßt wird.
Weiterhin sind Mehrwege-Umschaltmagnetventile bekannt, von denen eines der Verschlußstücke
zum Ausgleich von Abstandsdifferenzen gegenüber der Ventilspindel verschiebbar unter
dem Einfluß von Federn gelagert ist.
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Die Erfindung hat zur Aufgabe, den Ausgleich der Abstandsdifferenzen
von mindestens zwei Verschlußstücken bei einem Mehrsitzventil gegenüber den Sitzflächen
zu verbessern, und erreicht dies durch die Verwendung eines in bekannter Weise in
einer Ausnehmung des Verschlußstückes und/oder des Ventilsitzes mit radialem und
axialem Spiel angeordneten und vom Zuflußdruck beaufschlagbaren O-Ringes. Zur an
sich bekannten Entlastung der Verschlußstücke wird dabei die lichte Abdichtweite
des flachen Ventilsitzes gleich dem freien Durchmesser der Durchflußöffnung des
Sitzes des anderen Verschlußstückes ausgebildet, wobei der O-Ring sich auf der der
Kante der Durchflußöffnung benachbarten Fläche des flachen Ventilsitzes auflegt.
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Hierdurch wird in einfacher Weise ein sicheres Abdichten der Verschlußstücke
an ihren Ventilsitzen erreicht, da einer der Ventilsitze beispielsweise als normaler
Ventilsitz mit einem festen elastischen Abdichtteil des Verschlußstückes ausgebildet
werden kann, während das andere Verschlußstück keine genaue Lageeinstellung mehr
benötigt. Das zwischen den beiden scheibenförmigen Flächen gebildete Spiel wird
innerhalb gewisser Grenzen ohne Störung über den sich in axialer Richtung unter
dem Zulaufdruck bewegenden O-Ring überbrückt.
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Die Erfindung ist besonders für Durchgangsventile mit zwei scheibenförmigen
Verschlußstücken wesentlich, bei denen sowohl das mit dem Zulauf schließende Verschlußstück
den O-Ring als auch der Ventilsitz des mit dem Zulaufdruck öffnenden Verschlußstückes
einen O-Ring in einer Ausnehmung aufweisen, d. h. also, es ist wechselseitig je
ein O-Ring vorgesehen. Bei einem solchen Ventil ist praktisch keinerlei Verschleiß
der abzudichtenden Flächen zu befürchten, da eine der Flächen jetzt sogar als Endanschlag
wirken kann und in der jeweils gewünschten Größe ausgebildet wird. Die Verformungskräfte
gehen zurück und das Abstandsspiel zwischen einem der Flächenpaare wird überbrückt,
ohne daß beim Zusammenbau von vornherein bekannt sein muß, welches der Flächenpaare
unter Umständen das Abstandsspiel aufweist. Der Zusammenbau und die Überwachung
derartiger Ventile ist einfach, ohne daß die Entlastungsverhältnisse dabei leiden.
Die Entlastung solcher Verschlußstücke ist hinreichend genau und zuverlässig, da
es lediglich genügt, den mittleren O-Ring-Durchmesser untereinander genau gleich
auszuführen.
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Wie im einzelnen die Erfindung ausführbar ist, zeigen mit den für
sie wesentlichen Teilen die Ausführungsbeispiele in der Zeichnung, und zwar Fig.
1 einen Schnitt durch ein Doppelsitzventil in Gemischtbauweise, Fig. 2 einen Teilschnitt,
Fig. 3 eine weitere Ausführung im Schnitt mit wechselseitig wirkender Abdichtung
und Fig.4 ein Mehrwegeventil mit mittlerem Zulauf. Das Doppelsitzventil nach Fig.
1 hat in seinem Ventilgehäuse 1 bei 2 seinen Zulauf und bei 3 seinen Abgang. Das
Ventil ist zur Umschaltung mit einem
Schaltmagneten 4 versehen.
Damit die Schaltkräfte klein bleiben, sind zwei Verschlußstücke 6 und 9 in bekannter
Weise gegenüber den Ventilsitzen 7 und 8 so vorgesehen, daß das eine Verschlußstück,
vom Zulauf aus gesehen, in Schließrichtung und das andere in Öffnungsrichtung im
Sinne einer Entlastung beaufschlagt werden. Bei richtiger Bemessung der Querschnitte
hat unter Umständen der Schaltmagnet 4 lediglich als Umschaltkraft die Schließfeder
20 zu überwinden. Bei solchen Ventilen soll nun die überbrückung der Abstandsdifferenzen
der Verschlußstücke gegenüber den Ventilsitzen weitgehend vereinfacht werden, ohne
daß bei längerem Betrieb die sich ändernden Abmessungen, d. h. die sich ändernden
Abstände als fehlerhafte Abdichtung auswirken. Bei dem Ventil nach dem Ausführungsbeispiel
in Fig. 1 ist das in Druckrichtung öffnende Verschlußstück 6 ein normales Verschlußstück
mit elastischer Abdichtung und einem Ventilsitz 7 mit entsprechender Abdichtkante.
Die Einstellung des zweiten Verschlußstückes 9 oder noch etwaiger weiterer Verschlußstücke
mit gleichen Ventilsitzen und Abdichtkanten würde in der Vormontage solcher Ventile
zeitraubend sein, da wiederholt nachgestellt werden müßte, bis die Verschlußstücke
gegenüber ihren mit Abdichtkanten versehenen Ventilsitzen einwandfrei dicht schließen,
wenn nicht Überbrückungsvorrichtungen vorhanden sind. Um eine Vereinfachung einer
derartigen Vorrichtung handelt es sich hier. Dafür ist das zweite in Druckrichtung
schließende Verschlußstück 9 scheibenförmig ausgebildet und wirkt mit dem als Gegenscheibe
hergestellten Ventilsitz 8 zusammen. Eine genaue Einstellung zwischen dem Verschlußstück
und dem Ventilsitz 7 unterbleibt; es wird bewußt ein Abstandsspiel 15 vorgesehen.
Wenn sich jetzt das Verschlußstück 6 während des Betriebes mehr oder weniger auf
seinen Sitz setzt, kann dies zugelassen werden, ohne daß Abdichtschwierigkeiten
entstehen, weil hierfür das Abstandsspiel 15 in der Regel ausreicht, diese Setzbewegungen
zu überbrücken. Die Abdichtung der beiden Flächen am Verschlußstück 9 und dem Ventilsitz
8 wird unter Überbrückung des Abstandsspieles 15 in bekannter Weise über den in
der Ausnehmung 10 des Verschlußstückes 9 in axialer Richtung der Ventilspindel 5
sich bewegenden O-Ring 12 übernommen, der vom Zulaufdruck über die Kanäle 10' im
Sinne einer Abdichtbewegung belastet ist. Die Entlastung beider Verschlußstücke
in diesem Ausführungsbeispiel kann einwandfrei in der Weise erfolgen, daß der Sitzdurchmesser
des Ventilsitzes 7 annähernd gleich dem mittleren Auflagedurchmesser des O-Ringes
12 gewählt wird.
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Werden genaue Anforderungen an die Entlastung gestellt, dann wird
die freie innere Kante des Ventilsitzes 8, d. h. der Durchmesser und der mittlere
Durchmesser des O-Ringes, annähernd gleich mit dem Durchmesser des Ventilsitzes
7 ausgebildet, wie dies das Ausführungsbeispiel in Fig.2 in vergrößertem Maßstab
für das Verschlußstück 9 erkennen läßt. Die Ausnehmung 10 ist nach unten eingezogen,
um einen völligen Austritt des O-Ringes zu vermeiden. Die Abdichtungsart ist auch
für solche Schaltventile denkbar, bei denen nur ein Verschlußstück 9 ohne Entlastung
eines weiteren Verschlußstückes zur Anwendung gelangt, wobei dann das Verschlußstück
9 z. B. über einen Endanschlag zur Bildung eines gewissen Abstandsspieles 15 vorher
festgehalten wird, sofern die scheibenförmigen Ringflächen 14 durch entsprechend
seitliche Vergrößerung und Formgebung mit geeigneten Durchlässen nicht selbst die
Aufgabe des Endanschlages mit übernehmen.
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Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist ein Umschaltventil als Durchgangsventil
mit magnetischer Auslösung durch den Schaltmagneten 4 gezeigt, bei den. die Verschlußstücke
9 und 6 ebenfalls vom Zulaufdruck aus gegenseitig entlastet auf der Ventilspindel
5 angeordnet sind. Die Verschlußstücke 9 und 6 werden hierbei scheibenförmig ausgebildet,
wobei das in Zulaufrichtung schließende Verschlußstück 9 mit seinem scheibenförmigen
Ventilsitz 8 gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 ausgeführt ist. Der Ventilsitz
16 des in Zulaufrichtung öffnenden ebenfalls scheibenförmigen Verschlußstückes 6
weist jetzt die Ausnehmung 10 mit dem O-Ring 12 auf, und es spielt jetzt keine Rolle,
zwischen welchen der abzudichtenden Flächenpaare sich das jeweilige Abstandsspiel
15 bildet. Im Ausführungsbeispiel ist dies beispielsweise am Verschlußstück 9. Eines
der Flächenpaare kann dann die Aufgabe des Endanschlages übernehmen. Auch hier ist
eine genaue Einstellung der Verschlußstücke 9 und 6 auf der Ventilspindel 5 gegenüber
ihren Sitzflächen nicht erforderlich. Nachträgliche Veränderungen können sich auch
bei einem solchen Ventil nicht in Abdichtfehler auswirken. Zur genauen Entlastung
werden die mittleren Durchmesser der O-Ringe 12 untereinander gleich ausgeführt.
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Im Ausführungsbeispiel der Fig.4 ist ein Mehrwegeventil gezeigt, das
ebenfalls über einen Schaltmagneten 4 unmittelbar die Ventilspindel 5 mit den Verschlußstücken
betätigt. Es ist jedoch auch denkbar, die Betätigung der Verschlußstücke nur mittelbar
über den Servomitteldruck durchzuführen, wobei dieser auf einen gesonderten Arbeitsraum
einwirkt, der von einem Hilfsventil gesteuert wird, welches über den Schaltmagneten
4 nur den Druckauf- und -abbau bewirkt.
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In dem Ausführungsbeispiel ist ein Fünfwegeventil mit dem mittleren
Zulauf 2 in dem Gehäuse 1, und zwar ebenfalls in entlasteter Ausführung gezeigt.
Die Abgänge 3 liegen jetzt paarweise außen, während die Anschlüsse 3' an die zu
steuernden Vorrichtungen für den Druckauf- und -abbau führen. Es sind dann die festen
Ventilsitze 17 an der Zulaufseite als normale Ventilsitze mit Abdichtkante zuzuordnen,
während die nach den Abgängen 3 führenden Sitze 19 scheibenförmig ausgebildet sind,
um die Montagezeiten zu vereinfachen. In den Verschlußstücken 21 und 22 befinden
sich auf ihren Außenseiten die O-Ringe 12 und die entsprechenden Gegenflächen 18,
so daß immer der Zulaufdruck an den Verschlußstücken 21 und 22 je nach ihrer Stellung
die Abdichtung gegenüber den scheibenförmigen Sitzflächen 19 bewirkt, während der
jeweilige Ventilsitz 17 bzw. die Dichtung 18 in den Verschlußstücken entsprechend
abdichtet. Gerade bei solchen Mehrwegeventilen wirkt sich die einfachere Vormontage
innerhalb der Verschlußstücke günstig aus.