DE1903104A1

DE1903104A1 - Drucksteuerventil

Info

Publication number: DE1903104A1
Application number: DE19691903104
Authority: DE
Inventors: Stewart Charles Geoffrey
Original assignee: Girling Ltd
Current assignee: Girling Ltd
Priority date: 1968-01-24
Filing date: 1969-01-22
Publication date: 1970-02-12
Also published as: NL6900659A; US3566920A; FR2000687B1; CS150970B2; JPS4838721B1; GB1247675A; FR2000687A1; BE726499A

Description

Drucksteuerventil,

Die Erfindung betrifft ein Drucksteuerventil derjenigen Bauart, bei dem ein doppelt wirkender Ventilschließkörper alternativ mit einem von zwei einander gegenüberliegenden, in axialem Abstand voneinander vorgesehenen Ventilsitzen in Eingriff bringbar ist, von denen der eine zwischen einer Eingajags- und einer Ausgangsöffnung im Ventilgehäuse und der andere zwischen der Ausgangsöffnung und einer weiteren Öffnung angeordnet sind, und bei dem die Stellung des Schließkörpers von einer Membran gesteuert wird, die an ihrer Unterseite dem Eingangsdruck und an ihrer Oberseite dem Druck ausgesetzt ist, der in einer Kammer herrscht, welche über einen Drosselkanal in Verbindung mit der Eingangsöffnung steht und mittels eines Steuerventils mit der Atmosphäre verbindbar ist.

Ein Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Ventil der oben erwähnten Art zu schaffen, welches besonders geeignet ist zur Verwendung in einer mit Druckmittel betriebenen Bremsanlage für Schienenfahrzeuge oder andere Fahrzeuge, die mit Anti-Blockiervorrichtungen zum Vermeiden des Rutschens der Räder beim Bremsen versehen sind.

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Die Erfindung umfaßt ein Ventil der oben erwähten Art, in dem die oberhalb der Membran befindliche Kammer durch einen Durchlaß im Ventilkörper mit der Atmosphäre verbunden werden kann. Dieser Durchlaß ist mit dem Schließkörper koaxial und wird von einem Steuerventil gesteuert, welches normalerweise das obere Ende des Durchlasses verschlossen hält und beim Erregen eines Solenoids geöffnet wird»

Das Steuerventil wird zweckmäßigerweise von einer Verlängerung des Ankers des Solenoids gebildet, der entweder direkt mit einem Sitz am oberen Ende des Durchlasses in Eingriff treten oder auf eine Kugel wirken kann, die mit dem Sitz zusammenwirkt.

';Ienn das Steuerventil geschlossen ist, ist die Unterseite der Membran dem Singangsdruok ausgesetzt, aber ein Entlüftungs- · loch in der Iletabran hält den gleichen Druck in der Kammer oberhalb der Membran aufrecht, so da;d die llembran sich in ausgeglichenem Zustand befindet, wobei das Ventil von einer Feder in einer La^e gehalten wird, bei der eine freie Strömung zwischen dem Eingang:;- und dem Ausgangskanal herrscht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematigoher Zeichnungen.eines Ausführun^sbeispiels und einer Abwandlung desselben näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht des Ventils gemäß der Erfindung;

Fig. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch das erfindungsgemäße Ventil län,-;s der Linie 2-2 in tfig. 1;

Pi--;. 3 zeigt einen Teil schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des Steuerventils.

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Bei dem in den Zeichnungen dargestellten Ventil umfaßt das ' Ventilgehäuse drei Hauptteile, und zwar einen unteren Körperteil.: 10, einen oberen Körperteil 11 und einen Deckel 12, derein Gehäuse für ein Betätigungssoienoid bildet* Alle drei Teile sind zweckmäßigerweise als Gußstücke ausgebildet. .·."-. -

^H Im unteren Teil 10 ist ein Eingang 13 vorgesehen, welcher in eine Kammer 14 führt, die durch eine Trennwand 15 von einer unteren Kammer 16 abgetrennt ist,- aus der ein Ausgang 17 herausführt. In. einer mittleren Öffnung in der Trennwand ist: ein Einsatz 18 aufgenommen, der mit Preßsitz^ in die Öffnung eingebracht ist. Dieser Einsatz ist mit einer mittleren, axialen Bohrung für den Ventilschaft, sowie .mit einem Kranz von Öffnungen 19 ausgebildet und hat an seinem unteren Ende einen ringförmigen, abgeschrägten Fortsatz, dessen unterer Rand einen Ventilsitz 21 bildet. Ein zweiter koaxialer Ventilsitz 22 ist mit Abstand vom Sitz 21 um einen mittleren Auslaß 25. herum ausgebildet, welcher in einem Paßstück 24 vorgesehen ist, das mittels Schraübbo.lzen am Boden des unteren Körperteils 10 befestigt ist und das untere Ende der Kammer 16 abschließt. Zwischen den beiden Ventilsitzen ' arbeitet ein doppelt wirkender Ventilschließkörper 25, der mittels einer Llutter 26 auf dem unteren Ende einer Spindel 27 befest igt "ist. Eine Unterlegscheibe; 28 aus geformtem Gummi oder einem anderen zusammenpreßbaren Werkstoff ist in einer ringförmigen Ausnehmung in der Bodenfläche des Ventilschließkörpers zum Eingriff mit dem Sitz '22 am Aüslaßende angeordnet.'Eine ähnliche Unterlegscheibe 29 ist über einen kurzen zapfenartigen Vorsprung an der Oberseite des Schließkörpers gepaßt und, wirdy darauf von einer starren Metällunterlegscheibe ,30 fest-gehalten, die in Anlage an einer, an der Spindel bzw. dem Ventilschaft.^:. 27 ,; vorgesehenen Schulter festgehalten vd.rd, wenn die Mutter 26 angezogen ist. Der Durchmesser der Unterlegscheibe 30 ist etwas- : kleiner ala der Innendurchmesser, des Ventilsitzes^: 21. ■-■■■■

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Der Ventilschließkörper ist von einer zwisollen dem Sohließkörper und der Trennwand 15 vorgesehenen Druckfeder 31 in Richtung zum Sitz am Auslaßende vorgespannt.

Die Länge der Schließkörperanordnung in Axialrichtung ist nur etwas kleiner als der axiale Abstand zwischen den Ventilsitzen.

Der Ventilschaft 27 erstreckt sich nach oben durch die

Kammer 14 und ist in der. Mitte einer Membran 32 befestigt, welche das obere Ende der Kammer abschließt und deren Umfangsrand zwischen miteinander zusammenwirkenden Flanschen an den durch Bolzen 33 zusammengehaltenen Teilen 10 und 11 eingeklemmt ist. Der mittlere Bereich der Membran ist zwischen zwei Abstandsstücken 34> 35 aufgenommen., die zwischen einen Kragen 36 auf dem Ventilschaft und eine auf dem Ventilschaft oberhalb der Membran befestigte "Irntter 37 geklemmt sind. Ein kleines Entlüftungslooh 38 ist in der Membran ausgebildet und in den Abstandsstüoken sind öffnungen 39 in Ausrichtung mit dem Loch 38 vorgesehen, wobei ein Filter 40 in einer ringförmigen Ausnehmung im unteren Abstandsstück 35 angeordnet ist.

Durch das Entlüftungslooh 38 besteht eine begrenzte Ver- "

bindung zwischen der Kammer 14 unterhalb der Membran und einer Kammer 41 oberhalb der Membran, die von einer Ausnehmung in der Unterseite des Körperteils 11 geschaffen ist und ein so kleines Volumen wie möglich hat, das gerade atisreicht, um die notwendige I senkrechte Bewegung der Membrananordnung zu ermöglichen. ^;

Das obere Ende des Ventilschaftes, welches einen eingezogenen _; Durchmesser hat und mit einer oder mehreren Längsnuten 42 ausgebildet ist, erstreckt.sich nach oben durch die Kammer 41 und kann in einer zylindrischen Ausnehmung 43 in einer Buchse 44 gleiten, die in einer abgesetzten axialen öffnung in einer nach oben reichenden Verlängerung 45 des'Körperteile 11 angeordnet ist, Di©

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Buchse 1st aus Polytetrafluaräthylen geformt und mittels eines Blookierstiftes 46 in der Verlängerung 45 "befestigt. Die Ausnehmung 43 in der Buohse führt über einen axialen Durchlaß 47 von kleinem Durchmesser au einer Ausnehmung 48 im oberen Ende der Buchse. Der Durchlaß 47 ist normalerweise von einem Kugelventil aus rostfreiem Stahl geschlossen, welches von einer einen verringerten Durchmesser aufweisenden Verlängerung 51 des Ankers 52 eines Solenoids 53 in Eingriff mit einem konischen Ventilsitz am oberen Ende des Durchlasses, gehalten ist · Zusammen mit dem Sitz am oberen Ende des Durchlasses 47 bildet die Kugel das Steuerventil, welches die Tätigkeit des eigentlichen Ventils steuert. ■ Der Anker ist von einer schwachen i^leder54 nach unten vorgespannt, um das Kugelventil geschlossen zu halten. Eine Scheibe 55 ist auf dem eingezogenen unteren Teil des Ankers befestigt und wirkt mit einem Sprengring 56 zusammen, der im Deckel 12 angeordnet ist, um einen Anschlag zu bilden, welcher den Anker in seiner Lage hält, wenn das Ventil zusammengebaut wird. Der Sprengring 56 .. - bildet außerdem eine Verankerung für eine Gummimembran bzw. eine Gummidichtung 57,- die verhindert, daß Iremdteilchen in das Solenoid eindringen. Der die Verlängerung 45 umgebende ringförmige iiaum im Deckel steht durch eine Öffnung 58. im Deckel mit der Atmosphäre in Verbindung.

Bei der normalen Betätigung des erfindungsgemäßen Ventils befinden sich die Teile in der in Fig. 2 gezeigten Stellung.

Das Steuerventil ist geschlossen und der Ventilschließkörper durch die Peeler 31 in Eingriff mit dem unteren Sitz 22, d.h.. ,dem Sitz am Auslaßende gehalten, so daß der Auslaßt 23 geschlossen ist und eine freie Verbindung zwischen dem Eingang 13 und dem Ausgang 17 besteht.

Die Unterseite der Membran ist dem Eingangsdruek ausgesetzt, jedooh hält durch das Entlüftungslooh 38 in der Membran gelangen-* . des lluid den gleichen Druok im Baum oberhalb der Membran aufrecht,

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so daß die Membran ausgeglichen ist und *die einzige auf den Ventilsohließkörper wirkende Kraft die von der Feder..31 ausgeübte Kraft ist. . J ■ . : '

. Wenh das Steuerventil durch Erregen des Solenoids geöffnet wird, wird der Raum oberhalb der Membran durch die Öffnung 58, den Durchlaß 47 und die Itfut 42 im oberen Ende des Ventilschaftes mit der Atmosphäre in Verbindung gebracht. Der auf die Unterseite der Membran wirkende Eingangsdruok bewegt dann den Ventilschließkörper nach oben in Eingriff mit dem oberen Ventilsitz 21, so daß die Verbindung zwischen dem Eingang und Ausgang unterbrochen wird und der:Ausgang über den unteren Ventilsitz 22-und die Öffnung 23 mit., der Druckmittelab führung,in Verbindung gebracht wird.

Wenn sich der Schließkörper nach oben-in Richtung zum Sitz 21 bewegt, tritt Λ±θ Unterlegscheibe 30 in die Öffnung im Ventilsitz * ein und schränkt die-Fluidströmung zwischen dem Eingangs- und Ausgangskanal ein, ehe der Schließkörper ganz mit dem Sitz in Eingriff tritt und ihn schließt. Zweck dieser Anordnung ist es,ein' Flattern^ des Ventils beim Schließen zu verhindern, wenn die Trägheitsmasse des Ventils nicht ausreioht, um den Schließkörper mit dem Sitz ohne Flattern schließen zu lassen.

Bei.dem in iFig. 3 gezeigten abgewandelten Ausführungsbeispiel des Steuerventils ist ein Durchlaß 61-mit kleiner Querschnitts- -fläohe^ der dem Durchlaß.47 entspricht, im oberen Ende des Körperteils 11 selbst ausgebildet. Dieser Durchlaß 61 kann von dem konischen unteren Ende einer eingesogenen, nach unten gerichteten Verlängerung 62 des Ankers 52 des Solenoids geschlossen werden.

Bei Anwendung des erfindungs'gemäßen Ventils in einer Pluid-Druck-Bremsanlage für Schienenfahrzeuge wird der Eingang an eine Druckluft quelle und der Ausgang an einen oder mehrere !Radbremszylinder angeschlossen, und.der zusätzliche Auslaß bzw. die zusätzliche Öffnung ist für. die Druakmittelabfuhr vorgesehen. '.

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Die Erregung des .das Steuerventil betätigenden Solenoids wird mit Hilfe eines elektrischenSignals von einer Anlage her bewirkt, die auf die Verzögerung des gebremsten Rades anspricht. Wenn das Rad zu rasch, verzögert wird, wird das Steuerventil geöffnet und das eigentliche-Tentil unterbricht- die Zufuhr von unter Druck stehendem Fluid zum Radbremszylinder, und "schließt diesenaBL den; Auslaß an, so daß, der ^;Druck im Zylinder rasch vermindert und die Bremse freigegeben wird, ehe das Rad blockiert. ; . ^:. .'./■■

Der elektrische Strom zum Erregen des"'Solenoids wird .Vorzugs-* weise von einem Generator geliefert, der auf dem Fahrzeug selbst angebracht ist und von einem Rad angetrieben wird, so daß das V System in sich geschlossen und von einer äußeren Stromquelle unabhängig ist, wobei der Generator ,jede, beliebige zweckmäßige Fom^: einer Batterie oder eines Kondensators lädt. , ' \~ . - ':

Bei dieser Anordnung muß der Strombedarf desSolenoids gering gehalten werden, und aus diesem Grunde wird eine_; kleine St<kier-~" -;■... ventilöffnung verwendet und das Volumen der Kammer oberhalb der Membran so klein wie möglich, gehalten, um ein rasches Ansprechen· "': des Ventils zu erzielen. Aus dem gleichen Grund^: ist es wuhsehenswert, den axialen' Abstand zwischen den-Ventilsitzen so klein wie möglich zu halten. '--:'" \ -V-'.■:■ ' ·;

Patentansprüche Γ -

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Claims

Pat e η t an s ρ r ü c h e

1· Drucksteuerventil, bei dem ein doppelt wirkender Ventil schließkörper alternativ mit einem von zwei einander gegenüberliegenden, in axialem Abstand voneinander vorgesehenen Ventilsitzen in Eingriff bringbar ist, von denen der eine zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangsöffnung im Ventilgehäuse und der andere zwischen der Ausgangsöffnung und einer weiteren Öffnung angeordnet sind, und bei dem die Stellung des Schließkörpers von einer Membran gesteuert wird, die an ihrer Unterseite dem Eingangsdruck und an ihrer Oberseite dem Druck ausgesetzt ist, der in einer Kammer herrscht, welche über einen Drosselkanal in Verbindung mit der Eingangsöffnung steht und mittels eines Steuerventils mit der Atmosphäre verbindbar ist, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Kammer (14) über einen Durchlaß (47; 61) im Ventilgehäuse (10, 11, 12) mit der Atmosphäre verbindbar ist, welcher mit dem Schließkörper (25, 27) koaxial verläuft und normalerweise von dem durch einen Solenoid (53)"betätigbaren Steuerventil (49, 51; 62) verschlossen gehalten ist.
2. Drucksteuerventil nach Anspruch 1, dadurch ".ge — k enn'z e i ohne t , daß der Durchlaß (47) in einer Buchse (44) ausgebildet ist, die in einer Öffnung im oberen Teil (11) des Ventilgehäuses befestigt ist, und daß das obere Ende eines Teils des einen kleinen Durchmesser aufweisenden Durchlasses einen Sitz für eine Kugel (49)' bildet, die normalerweise mit dem Sitz von einer Verlängerung (51) des Ankers (.52) des Solenoids (53) in Eingriff gehalten wird, wobei der Anker von einer schwachen leder (54) in Sichtung zur

Buchse (44) vorgespannt ist.

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3« ■ Druokateuerventil nach Anspruch 2, dadurch ' g e k θ η η -. zeichnet, daß die Buchse (44) aus Polytetrafluoräthylen geformt ist.
4. Drucksteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (41) oiserhalT? der Membran (32) ein so kleines Volumen wie möglich hat, welches, gerade "ausreicht, um die notwendige Bewegung der Membran zu ermöglichen. /_:-

_Ä 5. - Drucksteuerventil nach Anspruch- 1, dadurch . g e ken n _ ' zeichnet, daß der Ventilschließkb'rper (25) an seiner'--_; Oberseite, die mit einem ringförmigen Sitz (21) zwischen der l· Eingangs--(13) und der Ausgangs Öffnung (T?) in Eingriff ist, eine Unterlegscheibe (30) hat./ deren Durchmesser etwas."" kleiner ist als der Innendurchmesser des Ventilsitzes und die mit geringem Spiel in eine radial innerhalb des ringförmigen Sitzes vorgesehene Ausnehmung paßt ο -

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