DE1959959A1

DE1959959A1 - Ventil

Info

Publication number: DE1959959A1
Application number: DE19691959959
Authority: DE
Inventors: Franz Maurice Flavian; Webber Philip Stroh
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1968-11-29
Filing date: 1969-11-28
Publication date: 1970-09-17
Also published as: GB1241365A; US3570541A; BE742424A; FR2024529A1; JPS5039248B1; CA920914A

Description

. CATEKPILLiIR TiUCTOH CO. •in· G«s*lleclaft des Staat·» Califoraien Peoria, Illinois 61602 früher; San Leandro, Kalifornien

N.E. Adams Street 100 V. St. A.

Davis Street 800 V. St. A.

»Ventil"

Die Erfindung betrifft ein Ventil und inbesondere ein Dreiwegeventil.

Dreiwegeventile sind wirksam, indem sie die Einläßleitung eines druckmittelbetätigten Gerätes entweder mit Druckmittel beaufschlagen oder lüften. Die Lebensdauer, der Leckageverlust und die Fähigkeit, bei Betätigung schnell anzusprechen, wird bei Ventilen im wesentlichen durch deren Ausgestaltung bestimmt, Ventile der genannten Art müssen außerdem normalerweise so ausgestaltet sein, daß sie an veruältnismässig komplexe Druckmittelsysteue angeschlossen werden können.

Demgegenüber wurde mit tier vorliegenden Erfindung ein dauerhaftes, wirtschaftliches und unkompliziertes Steuerungöventil geschaffen. Das Ventil nach der vorliegenden Erfindung besteht vorzugsweise aus einem Dreiwegeventil,, welches sich selbst einsteuert bzw. regelt, einen geringen Leckiigeverltii.t u««x'weiüt, zudem die Fähigkeit besitzt, bei Betätigung »chiiell anzusprechen.

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtich.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

8 MÜNCHEN J, THERESIENSTRASSE 33 · Telefon: 281202 · Telegramm-Adrei»! lipotli/München Bay«. V»r»in»bgnk MOndwn, Zweigst. Oikar-von-Miller-Ring, Kto.-Nr. 882495 · Poitichedc-Konld MOndran Nr. Ti3397

Oppenauw BOro: PATENTANWALT DR. REINtiOlaJSffHg^Tj_;:^.₄£H||^

BAD ORIGINAL

Nach der vorliegenden Erfindung wird wenigstens ein ringförmiger, elastischer Körper an einem hin- und herbewegbaren Ventilkörper verwendet, um erste und^; weite Sitzflachen auf dem Ventilkörper zu bilden. Diese Sitzflächen befinden sich zwischen zwei einander gegenüberliegenden und zueinander divergierenden Sitzfläche«, um wahlweise Druckmittel von einer Arbeltsöffnung einer druckmittelbetätigten Vorrichtung zuzuführen bzw. um das Druckmittel von der druckmittelbetätigten Vorrichtung abzuleiten.

Beim Ventil der vorliegenden Erfindung findet ein geschichtetes Gehäuse für das Ventil Verwendung, um die Herstellungskosten des Ventils wesentlich zu reduzieren und um den Zusammenbau und die Wartung zu erleichtern·

Die Erfindung wird anhand der Deigeftigte» Zeichnungen ©r«* läutert.

Figur 1 der Zeichnungen ist eine Schnittansicht eines Dreiwegeventils nach der vorliegenden Erfindung; und

Figur 2-4 der Zeichnungen stellen weitere Ausführungsforiaeia des in Figur 1 der Zeichnungen dargestellten Steuerungsventils dar.

Das in Figur 1 der Zeichnungen dargestellte Steuerimgs— ventil weist einen Veiitilkörper 11 auf, welcher hin- und her- , bewegbar in einem geschichteten Gehäuse 12 angeordnet ist, um wahlweise eine Öffnung 13 mit einem Einlaß 14 oder mit einem Auslaß 15 zu verbinden. Die Öffnung 13, auch Arbeitsöffnung genannt, kann ihrerseits'in passender weise mit einer druck- ■ | mittelbetätigten Vorrichtung in Verbindung stehen, beispiels·» i weise mit einer Pumpe, riit einem Motor oder mit einem Kupplungskolben» iJas Gehäuse besteht vorzugsweise aus übexeiiianderge— I setzten Körpern 16 - 20, welche miteinader versehweisst, dux'ch \ Bolzen miteinander verbunden oder auf andere, passende Weise iii der dargestellten weise miteinander, in Verbindung gebracht · werden können. Ein derartig geschichtetes Gehäuse- ist wirt—

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schaftlich in der Herstellung, und erleichtert das Zusammensetzen und die Wartung«

Die Körper 17 und 19 des Gehäuses sind mit konisch geformten Sitzflachen 22 und 23 versehen. Es sollte erwähnt werden, daß die Sitzflächen einander gegenüberliegend auegerichtet sind und aufeinander zu divergieren im Gegensatz zu herkömmlichen Sitztlachen dieser Art, welche normalerweise konviergierend zueinander ausgerichtet sind. Eine Leitung bzw. ein Einlaß 2k ist an den Körper 16 des Gehäuses angeschlossen, und verbindet das das Ventil beaufschlagende Medium bzw. Druckmittel ■it einer Steuerungskammer 25, was durch passende, nicht dargestellte Steuerungsgeräte geschieht. Das Druckmittel ist vorlugsweise pneumatischer oder hydraulischer Art.

An einem Ende des Ventilkörpers befindet sich ein Kolben 26, in welchen eine ringförmige !Cut eingelassen ist. In dieser Nut ist ein O-Abdichtungsriug 27 herkömmlicher Form vorgesehen. Her Ring dient zur Abdichtung der Steuerungskörper 25 gegenüber den Einlaß lh. Ein Hadialflansch 28 ist am anderen Ende des Ventilkörpers angeordnet und wirkt mit kleineren Flansohkörpern 29 und 30 zusammen, um eine ringförmige, elastische Masse« als Teile 31 und 32 dargestellt, in fester Lage am Ventilkörper zu halten. Die/Snlage an die Sitzflächen gelangenden Körper 31 und 32 bestehen aus einem elastischen Material, beispielsweise aus Naturgummi mit einer Härte von etwa Neunzig,'welcher mit dem Ventilkörper verklebt oder auf andere Weise an diesem angebracht ist.

Die genannten Körper können beispielsweise einen Innendurchmesser aufweisen, welcher etwas geringer ist als der Außendurchmesser der anliegenden Flächenteile des^fentilkörpers Ii. Beim Zusammenbau werden die elastischen Körper über den Ventilkörper gezogen, so daß sie sich automatisch aiii diesen in festem Sitz zusammenziehen. Jeder, aus elastischem Material bestehende Körper 31 und 32 kam: mit einer konisch geformten Sitzfläche versehen sein, welche einen eiiigeschlosse-

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nen Winkel a bildet, Dieser Winkel liegt vor züge we ie e im Bereich von 50° bis i20° und ist in Figur i der Zeichnungen als ein Winkel von etwa 80° dargestellt.

Die konisch geformten Sitzflächen 22 und 25 schliessen je einen Winkel b ein, welcher vorzugsweise im Bereich von 60° bis 130° liegt, um bei einer möglichst geringen Ventilkörperbewegung einen möglichst großen Durchfluß zu erzielen; im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel b etwa 90°. Der Winkel A wird vorzugsweise etwas geringer (d.h. etwa 10°) gehalten als der Winkel b, so daß die Sitz-Auflage zwischen Sitzfläche 22 und Körper 31 an einem schmalen Durchmesserbereicli des konisch geformten Sitzes (Figur i) geschieht. Die jedem elastischen Material eigene Elastizität gewährleistet eine wirksame Abdichtung.

Während der dargestellten, nicht betätigten Lage besteht ein Betriebedruck von etwa 7 kp/cm am Einlaß 14, wodurch der Ventilkörper 11 nach oben gedrückt wird. Der Körper 31 ist in Anlage an der Sitzfläche 22 und erzeugt eine Abdichtung zwischen diesen beiden Teilen. Der Ventilkörpepwird nach oben gedrückt, da der Kolben 26 des Ventilkörpers einen, wirksamen Flächenbereich aufweist, welcher größer ist als der wirkeame Flächenbereich des mit den Teilen 51 und 32 bestückten Ventilkörperteiles. Während einer derartigen Betriebslage steht die Öffnung bzw. Arbeitsöffnung 13 der druckmittelbetätigten Vorrichtungen Verbindung mit einer Auslaßleitung bzw. •iner Auslaßöffnung 15.

Durch die Differentialkraft der beschriebenen Art wird der Ventilkörper nach oben gedrückt. Wenn die Leitung 24 mit einem Druckmittel von etwa 5 kp/cm beaufschlagt wird, welcher Druck in der Steuerungskammer 25 wirksam ist, bewegt sich der Ventilkörper 11 nach unten, so daß der Körper 32 an der Sitz- ' fläche 23 zur Anlage kommt. Die Verbindung zwischen der Ar- · beitsöffmmg 13 und der Auslaßöffnung 15 ist unterbrochen, d.h.

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die Arbeitsöffnung 13 steht mit der Einlaßöffnung 14 in Verbindung. Auf diese Weise kann Druckmittel, z.B. Druckluft zum Arbeitspunkt, d.h. zum "druckmittelbetätigten Gerät geleitet werden. ,

In Figur 2—4 der Zeichnungen sind verschiedene Ausgestaltungen des oben beschriebenen Ventils dargestellt. In den Figuren i - 4 einander entsprechende Bezugsziffern weisen auf entsprechende Bauteile bzw. Ventilelemente hin-r

In Figur 2 der Zeichnungen ist ein weiterentwickeltes Ventil 10a dargestellt, welches mit einem Ventilkörper 11a versehen ist. Am Ventilkörper ist ein einzelner Körper 31a angebracht. Der aus elastischem Material bestehende Körper 3ia kann in entsprechender, bereits beschriebener Weise angeordnet werden, so daß er die Flanschkörper 28a umgibt und axial an Flanschkörpern 29a und 30a angrenzt. Es sind zusätzlich Führungs- und Zentrierungsgeräte vorgesehen: es handelt sich um eine Nabe 31ι welche an einem Körper 21 des Gehäuses 12 angebracht ist und um eine Verlängerung 3^ des Ventilkörpers, welche in der Nabe 33 geführt ist. Die auf dem Körper 31a gebildeten Sitzflächen sind von kugeliger und nicht von konischer Form, um eine voll funktionsfähige Abdichtung selbst dann zu erzielen, wenn der Ventilkörper etwas aus seiner fluchtenden Lage gebracht ist.

In Figur 3 der Zeichnungen ist eine weitere Ausgestaltung in Foru eines Ventils 10b dargestellt, welches dem in Figur 2 der Zeichnungen dargestellten im wesentlichen gleicht, mit der Ausnahme, dtvß die Führungs- und Z ent r ie rungs verrichtung anders ausgestaltet ist. Sie besteht aus einer Bohrung 33b im Körper 21 des Gehäuses 12. Außerdem wurde der Schaftteil 34b des Ventilkörpers 12b verlängert, so da^ß er in der Bohrung 33b geführt werden kann.

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In Figur 4 der Zeichnungen ist schließlich eine weitere, ausgestaltete Ausführungsform des Ventils dargestellt} beim Ventil 10c weist die Führungs- und Zentrierungsvorrichtung eine konisch geformte Schraubenfeder 33c auf. Die Spitze der Feder, d.h. der oben liegende Bereich umschliesst eine Verlängerung 34c des Ventilkörpers. Sine Ausnehmung 35 kann im Plattenkörper 21 des Gehäuses vorgesehen sein, um den Basisteil der Feder darin avifzunehmen. Die Feder ist außerdem als Federungs- bzw. Spannvorrichtung wirksam, um den Ventilkörper lic nach oben in seine normaler, beispielsweise in Figur 1 und 2 der Zeichnungen dargestellte Auslaßstellung zu drücken· Natürlich kann die .-den Ventilkörper nach oben drückende, elastische Vorrichtung auch anders ausgestaltet sein: es kann sich beispielsweise um einen frei angeordneten, am Gehäuse befestigten Federstab handeln, welcher am unteren Ende dez* Verlängerung bzw. des Schaftes 3^c des Ventllkörpers angreift.

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BAD ORIGINAL

Claims

Ventil mit einem Gehäuse und daran angeschlossenen ersten, zweiten und dritten Einlassen, dadurch gekennzeichnet, daß «wischen erstem Einlaß (14) und zweitem Einlaß (13) ein erster, konisch geformter Sitz (22) angeordnet ist, daß zwischen zweitem Eililau (13) und drittem Einlaß (15) ein zweiter« konisch geformter Sitz (23) vorgesehen ist, welcher ilvergierend dem ersten, konisch geformten und gleichfalls divergierend verlaufenden Sitz (22) gegenüber ausgerichtet ist, daß ein Ventllkörper (ii) hin-und hereewegbar im Gehäuse (iß) gelagerest, um wahlweise den ewei-Eialafl (13) Mit dem ersten Einla» (14) oder mit dem dritten

(15) su verbinden, und daß am Ventilkörper (ll) ringfttrmige, elastische Körper angebracht sind, welche erste und «weite, ringförmige Sitzflächen (51, 32) bilden, die zwischen flen ersten und zweiten, konisch geformten Sitzen (22, 23) nahe zu diesen ausgerichtet sind»

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Ϊ. Martin Udtt, Dipl.-Wirt«k4«q. AmI Howmann, Dipl.-Phyj. SMwiHon Herrmann

• MONeHEN I, THEtEIIENtTIAIIE S · TtUm-.MUK · «l»<mMlir·«^.Kte.-Nr.

: PATENTANWALT 01. IEINHOlO SCIiMIOT

Nr. 1433 »7
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch, gekeimzeichnet, daß ein Kolben (26) an einem Ende des Ventilkörpers · (ll.) angebracht ist und eine Steuerungskammer (25) innerhalb des Gehäuses (12) bildet, daß die Steuerungskammer durch den Kolben (26) vom ersten Einlaß (14) getrennt ist, und daß ein

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Einlaß (24) an die Steuerungskammer (25) angeschlossen ist, " um wahlweise ein Steuerungs-Druckmittel in die Steuerungskammer (25) einzuleiten, so daß der Ventilkörper wahlweise bewegbar ist.
3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) aus einer Mehrzahl übeie.nandergelegter, paralleler Bauteile (16-20) besteht, welche miteinander verbunden sind, und daß die ersten und zweiten, konisch geforeten Sitze (22, 23) je auf einem einzelnen Bauteil (17, I9) des Gehäuses angeordnet sind. '
4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der ersten und zweiten, ringförmigen Sitzflächen (31.» 32) konisch geformt ist.
5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeschlossene Kinkel (a) .jeder der konisch geformten, ringförmigen Sitzfläciien (51, 32) im Bereich zwischen 50° und 120° liegt, und daß der Winkel .jeder-der konisch geformten, ringförmigen Sitze (22, 23) im Bereich zwischen 60° und 130° liegt.

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6. Ventil nach Anspruch j, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeschlossene Winkel (a) jeder der konisch geformten, ringförmigen Sitzflächen (31, 32) etwas geringer ist als der eingeschlossene Winkel (b) jeder der konisch geformten, ringförmigen Sitze (22., 23).
7. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der ersten und zweiten, ringförmigen Sitzflächen kugelig ge-,

■formt ist.

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8. Ventil nach Anspnch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der

Ventilkörper wenigstens einen radial sich erstreckenden Flansch •(28, 28a) aufweist, welcher zwischen den ersten und zweiten Einlassen vorgesehen ist und am ringförmigen, elastischen Körper anliegt, um diesen auf dem Ventilkörper zu halten.
9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige, elastische Körper aus ersten und zweiten, ringförmigen Körperteilen besteht, welche durch den radialen Flansch (28) des Ventilkörpers voneinander getrennt sind, und daß die ersten und zweiten, ringförmigen Sitzflächen (31 j 32) jeweils aus den ersten und zweiten, ringförmigen Körperteilen gebildet sind.
10. Ventil nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß jede der ersten und zweiten, ringförmigen Sitzflachen konisch geformt ist und einen eingeschlossenen Winkel bildet, welcher etwas geringer ist als der eingeschlossene Winkel, der durch jeden der ersten und zweiten, konisch geformten Sitze gebildet ist.
11. Ventil nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige, elastische Körper aus einem einzelnen, ringförmigen Körperteil besteht, welcher den radialen Flansch (28a) umgibt und diesen einschliesst.
12. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper am zweiten, konisch geformten Sitz (23) endet.
13. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Ventilkörpers eine Verlängerung (34tb) aufweist, welche sich über den zweiten, konisch geformten Sitz (23) hinaus erstreckt, und daß eine Führungsvorrichtung (33b) an der Verlängerung (34b) anliegt, um den spindelförmigen Ventilkörper während seiner Bewegung zu führen und zu zentrieren.

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AO
14. Ventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die !Führung aus einem am Gehäuse (12, 21) angebrachten, ringförmigen Körper (33) besteht, in welchem der Schaftteil (34) des Ventilkörpers gelagert ist.
15· Ventil liacb -uispruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung aus einer Bohrung (33b) im Gehäuse besteht, und daß der Schaft des Ventilkörpers in dieser Bohrung gelagert ist.
Ib. Ventil nech Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ^P i die Führung eine Feder (33c) aufweist, welche zwischen Gehäuse (l2, 21) und spindelförmigem Ventilkörper ausgerichtet ist, um den spindelförmigen Vei:tilkörper normalerweise in Richtung des ersten, konisch geformten Sitzes zu drücken.
17. Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilkörper in einem schichtweise zusammengefügten Gehäuse hin— und herbeweg— bar gelagert ist, daß der Ventilkörper wenigstens eine ringförmige Sitzfläche aufweist, daß das Gehäuse aus einer Anzahl übereinandergelegter, paralleler Bauteile besteht, welche mit-.· einander verbunden sind, daß an einem Ende der Sitzfläche gegenüberliegend ein Sitz an einem der Gehäuseteile angeordnet ist, ^ um mit der Sitzfläche zusammenzuwirken, so daß bei wahlweiser Hin-und Herbewegung des Veutilkörpers im Gehäuse die Steuerung eines Mediums bestimmbar ist,

j
18. Ventil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Sitze in einander gegenüberliegender Lage im Gehäuse

und auf getrennten Teilen des Gehäuses ausgerichtet sind, daß j der Ventilkörper mit im Abstand zueinander angeordneten, ersten, j und zxveiten, ringförmigen Sitzflächen ausgestattet ist, und

daß jede Sitzfläche nahe zu einem entsprechenden Sitz vorge- r \ sehen ist. !

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