DE19523716C2 - Wegeventil mit einem Ventilschieber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wegeventil mit einem Ventilschieber, welcher Ventilteller oder Ventilteller-Elemente aufweist, die durch Betätigung des Ventilschiebers auf Ventilsitze anleg- oder von denselben abhebbar sind und auf diese Weise zwischen Ventilsitzräumen und Druckmittelleitungen schalten.

Ventile dieser Art sind vielfach bekannt. Sie dienen beispielsweise zur Druckluftansteuerung von Arbeitszylindern. Der Antrieb solcher Wegeventile ist in den meisten fällen elektromagnetisch ausgelegt. Bei der Verwendung für Arbeitszylinder besteht oftmals die Forderung, über solche Wegeventile eine stetige Belüftung des entsprechenden Zylinderhalbraumes und dagegen eine schnell Entlüftung desselben zu gewährleisten. Zu diesem Zweck werden bekanntermaßen zusätzliche sogenannte Schnellentlüftungsventile in den Arbeitsleitungsanschluß der druckmittelbetriebenen Arbeitsaggregate eingesteckt. Eine zweite bekannte Variante besteht darin, Schnell­ entlüftungsventile als zusätzliche Ventils in die Wegeventile einzubauen, was jedoch in einem zusätzlichen separaten Bauraum des Ventiles ausgeführt wird. Je nach Einbaulage und nach Ansteuerung der Arbeitszylinder ist eine zusätzliche Anbringung von Schnellentlüftungsventilen nicht möglich. Da die Wegeventile in vielen Fällen direkt am Arbeitszylinder anmontiert werden, und je nach Einbautage hierzu oftmals nur knapp bemessener Raum zur Verfügung steht, ist auch eine Verwendung von Wegeventilen mit angebauten Schnellentlüftungsventilen nicht oder kaum möglich.

Die Schrift DE 30 07 167 A1 offenbart ein gattungsgemäßes Wegeventil, bei dem zwei parallel zueinander verlaufende Bohrungen ausgebildet sind, in denen jeweils ein Ventilkolben verschiebbar angeordnet ist.

Die Schrift DE 37 39 981 A1 zeigt ein Schnellentlüftungsventil, das ein Schaltelement aufweist.

Aus der Schrift DE 43 12 414 A1 ist ein Wegeventil mit einem Ventilschieber bekannt, welcher Ventilteller-Elemente aufweist, die durch Betätigung des Ventilschiebers auf Ventilsitze anleg- oder von diesen abhebbar sind und auf diese Weise zwischen Ventilsitzräumen und Druckmittelleitungen schalten.

Das Schaltelement wird nicht allein über die Druckverhältnisse im Ventilsitzraum betätigt. Es wirkt vielmehr neben den von im Ventilsitzraum auf das Schaltelement wirkenden und aus den Druckverhältnissen resultierenden Kräften auch die Kraft, die von dem Ventilschieber ausgeht, dirkt auf das Schaltelement ein.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Schnellentlüftungsventil baulich kompakt in einem Wegeventil zu realisieren, ohne dabei zusätzlichen Einbauraum zu benötigen und die notwendige Anzahl von Zusatzteilen auf ein Mindestmaß zu beschränken.

Die gestellte Aufgabe wird bei einem Wegeventil der gattungsgemäßen Art entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit der Erfindung wird die Integration eines Schnellentlüftungsventiles in den vorhandenen Bauraum eines Wegeventiles ermöglicht. Dabei ist in dem Bereich des druck­ mittelversorgungsseitigen (P-leitungsseitigen) Ventilsitz ein weiteres Schaftelement angelegt. Konzentrisch zu diesem P-leitungsseitigen Ventilsitz ist ein zweiter, im Durchmesser erheblich größerer Ventilsitz konzentrisch angelegt. Ein vom Anker bzw. Ventilschieber völlig entkoppeltes Schaltelement weist ein Durchgangsloch auf, welches mit einer Dichtlippe versehen ist, die wiederum um den Sockel des P-leitungsseitigen Ventilsitzes herumgreift und entlang diesem einen kurzen Arbeitshub ausführen kann. Dieses Schaftelement unterteilt nun in geschlossenem Zustand drei Druckräume voneinander. Die Dichtlippe ist außerdem so angelegt, daß sie bei Vorliegen eines Druckgradienten vom zweiten Teilraum in den dritten Teilraum beispielsweise bei geöffnetem Ventilschieber bzw. Abheben des Ventiltellers vom P-leitungsseitigen Ventilsitz eine Belüftung in den ersten Teilraum durchführt, die wiederum zu einer Aufweitung der Dichtlippe führt und den P-leitungsseitigen Druck dann in den zweiten Teilraum und damit in die Arbeitsleitung durchsteuert. Dies geschieht durch eine entsprechende Vorwölbung der Dichtlippe. Diese bewirkt wiederum, daß ein Druckgradient in umgekehrte Richtung zu einem verstärkten Anlegen der Dichtlippe am Sockel des P-leitungsseitigen Ventilsitzes führt und somit den zweiten Teilraum bei Vorliegen eines größeren Druckes als im ersten Teilraum gegen den ersten Teilraum abschließt. Der Entlüftungs- bzw. Schnellentlüftungsvorgang läuft dabei so ab, daß, wenn der Ventilschieber wieder auf den P-leitungsseitigen Ventilsitz schließt, auf der gegenüberlie­ genden Seite des Ventilschiebers der entsprechend gegenüberliegende Ventilteller vom Entlüftungsventilsitz abgehoben wird. Damit wird der erste Teilraum über eine Umströmung des Ventilschiebers entlüftet. Dies führt zu einem Druckradienten vom zweiten Teilraum in Richtung des ersten Teilraumes. Da die Dichtlippe bei Vorliegen eines solchen Druckradienten sich abdichtend an den Sockel des P-leitungsseitigen Ventilsitzes anlegt, führt dies zu einer gesamten Anhebung des Schaltelementes. Da­ bei wird das Schaltelement vom entsprechenden konzentrischen Ventilsitz großen Durchmessers abgehoben, und es erfolgt eine Durchschaltung des zweiten Teilraumes in den dritten Teilraum. Dies führt zu einer Entlüftung der Arbeitsleitung mit einem erheblich größeren Durchmesser, als er bisher in bekannten Ventilen, beispielsweise in den beschriebenen Entlüftungsventilsitz hinein entlüftbar ist. Die Vorteile der Erfin­ dung sind augenscheinig und zeigen, daß kein zusätzlicher Einbau für dieses mitinte­ grierte zusätzliche Schnellentlüftungsventil durch die konzentrische Anlegung des Entlüftungsventilsitzes um den Sockel des P-leitungsseitigen Ventilsitzes gegeben ist. Durch die entsprechend erfindungsgemäße Aufteilung in die entsprechend dargestell­ ten Teilräume bedarf es nur eines beweglichen Schaltelementes in Form eines mit ei­ ner Zentralöffnung und einer dort angelegten Dichtung versehenen verschieblichen Tellers. Wegen der großen Weite des zusätzlichen Entlüftungsventilsitzes braucht die­ ses Schaftelement auch nur einen relativ kurzen Hub zur Freigabe eines großen Durchgangsvolumens auszuführen. Das Schaltelement ist dabei in erfindungsgemäßer Weise vollständig vom Ventilschieber entkoppelt und wird durch die erfindungsgemäße Aufteilung in Teilräume entsprechend pneumatisch über die Druckverhältnisse im Entlüftungszustand gesteuert. Die Ansteuerung des erfindungsgemäßen mitintegrierten Schnellentlüftungsventiles erfolgt dabei über das in einem solchen Wegeventil bekanntermaßen integrierten Entlüftungsventiles mit bekanntermaßen kleineren Querschnittes.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im nachfolgenden näher beschrie­ ben.

Die Zeichnung stellt einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Wegeventil dar. In ei­ nem Ventilgehäuse 30 ist ein Betätigungsmagnetsystem 40 angeordnet. Von diesem Elektromagnetsystem 40 elektromagnetisch beaufschlagt, wird der Ventilschieber 12 bewegt. An der Oberseite liegt der Ventilschieber 12 auf einem Entlüftungssitz 9 auf. In diesem Zustand ist die Arbeitsleitung gegen die Entlüftung R gesperrt. In dem vom unteren Ventilschieberteil beaufschlagten Schaltbereich ist die erfindungsgemäße An­ ordnung des Schnellentlüftungsventiles. Dieses ist in den arbeitsleitungsseitigen Ven­ tilsitzraum in Form eines zweiten Ventilsitzes angelegt, welcher mit einem vom Ventil­ schieber 12 entkoppelten, und mit einem über Druckverhältnisse betätigbaren Schalt­ element 3 zusammenwirkt. Wird nun das Magnetfeld der Spule durch Abschalten des Stromes aufgehoben, verschließt der Anker 8 den Ventilsitz 1 und öffnet gleichzeitig den Entlüftungsventilsitz 9. Hierdurch ergibt sich im zweiten Teilraum 7 ein Druckabfall. Der im zweiten Teilraum 7 herrschende Druck bewegt das Schaltelement 3 gegen die Anschlagfläche 10 des Ventilschiebers 12. Der im Vergleich zum Entlüftungsventilsitz 9 sehr große Ventilsitz 4, der als Schnellentlüftungsventilsitz agiert, wird geöffnet, und der Zylinderraum und Raum 7 werden sehr schnell entlüftet. Um eine sichere Führung des Ventilschiebers zu gewährleisten, ist der Ventilschieber selbst von einer Ankerfüh­ rung 11 umgeben, die sich hülsenförmig bis weit in den Bereich des Elektromagnetsy­ stemes 40 hinein erstreckt. Im Bereich des Ankers des Ventilschiebers 12 ist desweite­ ren ein Federelement 50 derart angeordnet, daß es sich einerseits an der Ankerfüh­ rung 11 und andererseits am Ventilschieber 12 abstützt. Zwischen Ventilschieber 12 und Ankerführung 11 sind parallel zur Betätigungsrichtung des Ventilschiebers Längs­ nuten 60 angeordnet, die ein Entlüften entlang dieser Kanäle über den Entlüftungs­ ventilsitz 9 in die Entlüftungsleitung R ermöglichen.

Die P-Versorgungsleitung ist mit dem ersten Teilraum 2 druckmittelschlüssig verbun­ den, so daß, wenn die P-Versorgungsleitung druckbeaufschlagt ist, der erste Teilraum 2 ebenfalls druckbeaufschlagt ist, und das Schaltelement 3 auf den konzentrisch zum Ventilsitz 1 angeordneten Ventilsitz 4 gedrückt wird. Der dritte Teilraum 5 ist damit ab­ gesperrt. Beim Überschreiten eines Mindestdruckes öffnet sich die Dichtlippe 6 des Schaltelementes 3, die den Körper des Ventilsitzes 1 umgreift. Sodann wird der zweite Teilraum 7 und somit die damit verbundene Arbeitsleitung A belüftet. Der spätere Entlüftungsvorgang läuft dann wie oben beschrieben ab.

Es ergibt sich somit, daß mit einem 3/2-Wegeventil einfach wirkende Zylinder betrie­ ben werden können. Wenn nun der Zylinder sehr schnell in seine entlüftete Stellung zurückfahren soll, muß dafür Sorge getragen werden, daß die Zylinderkammer sehr schnell entlüftet wird. Dies kann mit dem erfindungsgemäßen Schnellentlüftungsventil sehr wirkungsvoll erreicht werden. Erfindungsgemäß ist hierbei, daß das Schaltele­ ment des Schnellentlüftungsventiles mit in den Ventilsitzraum des Wegeventiles ein­ gebaut ist. Der einzige zusätzliche Aufwand gegenüber einem normalen 3/2-Wege­ ventil ist, daß in das als Spritzteil hergestellte Gehäuse um den eigentlichen Ventilsitz ein zweiter Ventilsitz angeformt werden muß. Dieser relativ kleine und auf Grund der konzentrischen Anordnung raumsparend einbringbare zusätzliche Ventilsitz ermög­ licht, daß mit nur kleinem Mehraufwand das sonst im Stand der Technik übliche zu­ sätzliche Schnellentlüftungsventil vollständig eingespart werden kann.

Claims (8)

1. Wegeventil mit einem Ventilschieber, welcher Ventilteller oder Ventilteller- Elemente aufweist, die durch Betätigung des Ventilschiebers auf Ventilsitze anleg- oder von denselben abhebbar sind und auf diese Weise zwischen Ventilsitzräumen und Druckmittelleitungen schalten, dadurch gekennzeichnet,
daß im arbeitsleitungsseitigen Ventilsitzraum ein Schnellentlüftungsventil integriert angeordnet ist, indem in diesem Ventilsitzraum ein zweiter Ventilsitz (4) angeordnet ist, welcher mit einem vom Ventilschieber (12) entkoppelten über die Druckverhältnisse betätigbaren Schaltelement (3) zusammenwirken,
und daß die Ventilsitze (1, 4) bezogen auf die Betätigungsachse des Ventilschiebers (12) konzentrisch angeordnet sind.

2. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (3) in geschlossener Position den Ventilsitzraum in drei Teilräume (2, 5, 7) aufteilt.

3. Wegeventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Schaltelement (3) eine den ersten Ventilsitz (1) umgreifende Dichtlippe (6) aufweist, welche sich bei Belüften des ersten Teilraumes (2) bei Vorliegen eines Druckgefälles in Richtung des zweiten Teilraumes (7) derart aufweitet,
daß der zweite Teilraum (7) mitbelüftet wird, jedoch bei umgekehrten Druckra­ dient den zweiten Teilraum (7) vom ersten Teilraum (2) trennt.

4. Wegeventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (3) entlang der Betätigungsachse des Ventilschiebers (12) über einen kurzen Hub vom zweiten Ventilsitz (4) abhebbar, verschiebe­ beweglich ist.

5. Wegeventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungshub des Schaltelementes (3) durch eine kreisringförmige An­ schlagfläche (10) am Ventilschieber (12) begrenzt ist.

6. Wegventil nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (6) des Schaltelementes (3) bei Vorlegen eines Druckgefäl­ les in Richtung des ersten Teilraumes (2) dieselbe druckmitteldicht abschließt.

7. Wegeventil nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß über das Schaltelement (3) der zweite Teilraum (7) gegen den dritten Teilraum (5) abschließt, und beim Abheben des Schaltelementes (3) der dritte Teilraum (5) in den zweiten Teilraum (7) durchschaltbar ist.

8. Wegeventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teilraum (7) in den Arbeitsleitungsanschluß des Ventiles mün­ det.