DE1966622A1 - Ventilvorrichtung - Google Patents

Description

DR.-INO. DIPL.-ING. M. SC. PIPl-.-f-HYS. DR ■ DIPL.-PHYS. HÖGER - STELLRECHT-GRIESSBACH-HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

A 40 028 m
26.2.1973
a - lOO.

Alkon Products Corporation, Wayne, New Jersey, USA

Ven ti1vorricatung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Venti!vorrichtung mit einein Ventilkammern aufweisenden, aus unter Druck verformbaren Material bestehenden Ventilkörper, in dem ein Ventilglied in verschiedene Steuerstellungen verschiebbar ist, mit den Ventilkörper mit einer Ventilbasis verbindenden Befestigungselementen und einen den Ventilkörper mindestens teilweise umgebenden Schutzhaube.

Bei bestimmten Arten von Ventilen kann ein schlechtes Funk-

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tionieren der aktiven Teile durch kleinere Verwerfungen des Ventilgehäuses oder eines Hauptteiles des Ventils erzeugt werden, wie dies beispielsweise während eines Transportes, während des Arbeitens eines Ventils oder während des Zusammenbaus oder des Einbaus in ein bestimmtes Plussystem auftreten kann. Beispielsweise ist in der USA-Patentschrift 3 060 970 und in der USA-Patentschrift 3 375 850 ein_e Schieberventilkonstruktion beschrieben, bei der eine Metallauf-Metall-Berührung der zusammenwirkenden !lachen eines Ventilschiebers innerhalb eines Ventilkörpers verwendet wurde, um den Durchfluss eines Fliessmediums durch das Ventil in wirksamer Weise zu steuern. Wie in diesen Patentschriften erwähnt, wird eine Metall-auf-Metall-Berührung unter sehr, engen Toleranzen hergestellt, um so den Schieber innerhalb des Ventilgehäuses in der richtigen Weise abzudichten. Obgleich nun Ventile dieser Bauart die Notwendigkeit des Einbaus von federnden Abdichtringen zwischen dem Ventilschieber und dem Körper ausschalten, so ist es doch erforderlich, dass das Ventil in einem Flussystem, in dem es später verwendet werden soll, in der Weise montiert wird, dass eine Formveränderung der aktiven Ventilteile, im besonderen des Ventilkörpers und des Gehäuses, vermieden wird.

Diese Patentschriften befassen sich daher im besonderen :. mit der Montage dieser Ventile, und zwar mit oder ohne einer zugehörigen Schutzhaube, auf einer Ventilbasis in der Weise, dass eine Formveränderung der aktiven Teile vermieden wird. Um dies zu erreichen, ist eine Dreipunktmontage in der Art eines Dreifugsträgers vorgesehen, um das Ventil in einer einzigen Ebene.zu halten. In dem Ventil nach der Patentschrift 3 060 970 wird diese Dreipunktmontage dadurch erreicht, dass gegenüberliegende Flächen des Ventilkörpers und des darunter liegenden Trägers, beispielsweise einer Ventilbasis, mit

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drei begrenzten Bereichen versehen werden, die dreieckartig vorgesehen sind, wobei die übrigen Teile der gegenüberliegenden Flächen im Abstand voneinander sind. Die Verbindung des Ventilkörpers mit der darunterliegenden Ventilbasis wird dann durch drei Spannschrauben hergestellt, die Löcher im Ventilkörper durchdringen und in fluchtende Löcher der Ventilbasis eingreifen, wobei diese Löcher unmittelbar neben diesen begrenzten Kontaktbereichen zwischen dem Ventilkörper und der Basis angeordnet sind. In-- dem Ventil entsprechend der Patentschrift 3 375 850, das eine Schutzhaube über dem Ventilkörper hat, ist diese gleiche Dreipunktberührung zwischen dem Ventilkörper und der darunterliegenden Ventilbasis vorgesehen. Zusätzlich ist die Haube mit dem Ventilkörper über eine Dreipunktanlage verbunden. Bei dieser Haubenkonstruktion erstrecken sich die Spannschrauben sowohl durch die Haube als auch den Ventilkörper und werden ^! dann in fluchtende Löcher in der darunterliegenden Ventilbasis eingeschraubt. Γ

Bei beiden Ventilkonstruktionen entsprechend den vorgenannten Patentschriften werden durch die Verwendung der Spannschrauben, zum Verbinden vom Ventilkörper mit der Ventilbäsis und der Haube mit dem Ventilkörper Druckbeanspruchungen im Ventilkörper an den Berührungspunkten mit der. darunterliegenden Basis und der darüberliegenden Haube erzeugt. Diese Spannungen können ungünstige Formveränderungen des Ventilkörpers relativ zu dem im Innern verschiebbaren Ventilmechanismus und damit, ein schlechtes Funktionieren hervorrufen. Obgleich nun diese Druckspannungen dann unter Kontrolle gebracht werden können, wenn die Ventile durch erfahrene Arbeiter in der Fabrik unter Verwendung von Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen für die Installation der Spannschrauben zusammengebaut werden, so ist dies nicht befriedigend, da auch begrenzte Druckspannungen im Ventilkörper unerwünscht

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sind. Wenn ferner die Ventile "beim endgültigen Verbraucher an Ort und Stelle eingebaut werden, so besteht die noch grö'ssere Möglichkeit, dass ein zu grosses Drehmoment auf die Spannschrauben infolge des Fehlens von richtigen Instruktionen für den Arbeiter oder wegen Fehlens der Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen ausgeübt wird. Ausserdem ergibt sich dort insofern ein Problem, als eine thermische Ausdehnung der Teile der Ventile während der Verwendung auftreten kann. Üblicherweise sind die Spannbolzen aus Stahl hergestellt, während der Ventilkörper und die Haube aus Aluminium sind. Da nun die Temperatur der Ventile meist über die Höhe ansteigt, bei der sie zusammengebaut wurden, so dehnt sich das Aluminium um den doppelten Betrag der Stahlschrauben aus. Hierdurch werden die Druckspähnungen im Ventilkörper an den Berührungspunkten mit der Haube und dem Träger erhöht*

Zusätzlich zur Erzeugung von Druckspannungen im Ventilkörper und der unerwünschten Veränderung der aktiven Teile der Ventilvorrichtung ist die Innenkonstrtiktion der Durchgänge des Ventilkörpers derart, dass entlang der axialen Richtung unausgeglichene Kräfte erzeugt werden können. Diese Kräfte ergeben sich durch das Auftreten unterschiedlicher Drucke auf verschiedene Teile der Baueinheit, und diese wirken dann gegen die oberen Innenwände der Durchgänge des Ventilkörpers und können eine Formveränderung desselben hervorrufen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Konstruktion zu schaffen, bei der Formveränäerungen der aktiven Teile im wesentlichen beim Zusammenbau und der späteren Verwendung vermieden werden. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung bei der eingangs erwähnten Vorrichtung dadurch gelöst, dass die Befestigungselemente die Teile derart zusammenhalten, dass der Ventilkörper schwimmend zwischen Anschlagflächen

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der Befestigungselemente oder der Schutzhaube einerseits und der oberen Fläche der Ventilbasis andererseits gehalten ist und dass Federmittel zwischen dem Ventilkörper und' der oberen Fläche der Ventilbasis angeordnet sind, die in zusammengebautem Zustand den Ventilkörper und die Ventilbasis federnd auseinanderzudrücken versuchen und so den Ventilkörper gegen die Anschlagflächen zum Anliegen bringen.

•Damit ist der Ventilkörper so gebaut, dass alle nicht auswirken., geglichenen Kräfte, die normalerweise gegen den Körper/bei Druck auf die Ventilöffnungen vermieden werden. Vorzugsweise erstrecken sich Verbindungssehrauben lose durch den Ventilkörper hindurch in die Ventilbasis hinein. DieSchrauben und die Ventilbasis sind mit zusammenwirkenden Teilen zur Begrenzung der Axialbewegung der Schrauben versehen, derart dass nach dem vollen Anziehen der axiale Abstand zwischen den Schraubenköpfen und der Haltefläche der Ventilbasis grosser als die Stärke des Ventilkörpers zwischen diesen Teilen ist. Schliesslich sind■ Federndttel zwischen der unteren Fläche des Ventilkörpers und der Trägerfläche der Ventilbasis vorgesehen, um so den Ventilkörper nach oben gegen die Schraubenköpfe zu drücken. Die Federmittel können die Form von O-ßingen haben, die die Zugänge in der Tinterflache des Ventilkörpers umgeben und damit diese Zugänge mit den zugehörigen Teilen mit der Ventilbasis abdichten. Bei dieser Konstruktion ist der Ventilkörper sicher mit der Ventilbasis schwimmend verbunden, so dass unerwünschte Druckbeanspruchungen im Ventilkörper vermieden werden.^

Bei einer Konstruktion der Ventilvorrichtühg, soweit eine Schutzhaube vorhanden ist, wird die schwimmende Anordnung des Ventilkörpers dadurch erzielt, dass die Haube unmittelbar mit der Ventilbasis verbunden wird. Dies wird entweder

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dadurch erreicht, dass die Haube mit den den Ventilkörper mit der Ventilbasis verbindenden Schrauben verbunden wird, oder dadurch, dass Schrauben benützt werden, die sich durch die Haube hindurch in die Ventilbasis hineinerstrecken, um so die Haube mit dem Ventilttäger unter Druck festzuspannen. In der letzteren Anordnung sind die üblicherweise zur Befestigung des Ventilkörpers an der Ventilbasis verwendeten Schrauben weggefallen, und Federmittel drücken den Ventilkörper nach oben unmittelbar gegen die Unterflache der Haube.

Beim Arbeiten der Ventilvorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung erzeugt ein Unterdrucksetzen der verschiedenen, Ventilkammern einen Aufwärtsdruck auf den Ventilkörper. Wenn die Ventilkammern abwechselnd unter Druck gesetzt werden, wobei sich diese Drücke in unterschiedlichen Kammern im Abstand in axialer Richtung entlang dem Ventilkörper ändern können, so sind die auf den Ventilkörper nach oben wirkenden Kräfte unausgeglichen und versuchen nun, den Ventilkörper in seiner Form zu verändern. Wenn die Ventilvorrichtung eine Schutzhaube aufweist, so können diese nach oben wirkenden, örtlichen Kräfte dadurch eliminiert werden, dass ein im Gleichgewichtszustand befindlicher Ventilkörper geschaffen wird. Gemäss der Erfindung wird dieser Ausgleich dadurch erzielt, dass die Kammern vollständig durch den Ventilkörper von der unteren Fläche bis zur oberen Fläche "' hindurchgehen. Die die Öffnungen an der unteren Fläche umgebenden Federmittel, beispielsweise O-Ringe, bleiben erhalten, und zusätzliche Federmittel sind zur Umgebung der Öffnungen an der oberen Fläche des Ventilkörpers vorgesehen. Diese oberen Federmittel, beispielsweise O-Ringe, liegen gegen die gegenüberliegende Fläche der darüber angeordneten Haube an und dichten die Öffnungen gegeneinander ab. Bei dieser Konstruktion ist der Ventilkörper nicht nur mit· der Ventilbasis

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schwimmend verbunden, sondern zusätzlich gehen die durch Druck 'in irgendeiner Kammer erzeugten Kräfte durch den Ventilkörper hindurch und wirken gegen die Haube und nicht gegen den Ventilkörper, so dass unkompensierte Kräfte auf den Ventilkörper vermieden werden*

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit. der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele der Erfindung enthält. In der Zeichnung zeigen:

Fig.l eine auseinandergezogene schaubildliche Ansieht einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

'Pig.2 einen Querschnitt gemäss Fig.l, jedoch ohne Schutzhaube, Fig.3 einen Querschnitt gemäss Fig.«. I₁ jedoch mit Schutzhaube, Pig.4- eine auseinandergezOgene schaubildliche Ansicht einer

zweiten Äusführungsform der Erfindung, Pig.5 einen Querschnitt gemäss Pig.4 in zusammengebautem ■

Zustand,
Pig,β einen Längsschnitt gemäss Pig.4 in zusammengebautem

Zustand,
Pig*7 einen Längsschnitt durch eine dritte Aus führungsform

der Erfindung, . ■

Pig.8 einen Querschnitt gemäss Fig* 7," Pig.9 einen Querschnitt durch eine Bauart mit abgewandelten

Ven t i lkarnmern,
Pig.10 einen Längsschnitt ähnlich Pig.7 zur Darstellung einer abgewandelten Bauart der Ventilhaube,

Erwähnt sei, dass sich Ausdrücke wie "oben'', "unten" nur auf die zeichnerische Darstellung beziehen.

Wie in der Zeichnung dargestellt, hat die als Sehieberventil ausgebildete Ventilvorrichtuhg gemäss der Erfindung eine

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Ventilbasis 1, einen Ventilkörper 2, ein als Ventilschieber ausgebildetes»in einer Längsbohrung des Ventilkörpers hin- und herbewegliches Ventilglied 3 und ferner eine Schutzhaube 4. Der Ventilkörper 2 ist in vorteilhafter Weise aus Metall, wie beispielsweise 6061-T6 Aluminium, gebildet und kann die Form eines einfachen Blocks haben, der mit einer Längsbohrung 5 und ringförmigen Ventilkammern 6a, 6b, 6c, 6d, 6e versehen ist, zwischen denen Sitzflächen 7 gebildet sind (s.Fig.6). Die aktiven Sitzflächen 7 des Ventilkörpers 2 werden in einen Zustand von Superhärte durch an sieh bekannte Verfahren gebracht. Ferner sind im Ventilkörper verschie- · dene Durchgänge wie beispielsweise 6'a, 6'b, 6'c, 6'd, 6'e . vorgesehen, die zu den verschiedenen Ventilkammern 6abis 6e führen, so dass bestimmte Ausnehmungen mit einer Druckgas-

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quelle, andere mit einem Fliessmedxummotor, wie beispielsweise einem nicht dargestellten Zylinderaggregat, und weitere mit einem Auslass kommunizieren.

In der Längsbohrung 5 des Ventilkörpers ist das Ventilglied 3 verschiebbar angeordnet, das aus einem dem Material des Ventilkörpers 2 ähnlichen Material hergestellt ist. Das Ventilglied 3 hat eine zylindrische Form und besitzt eine Vielzahl von ringförmigen Schieberflächen 8 und Ausnehmungen 9. Die Umfangsflächen der Schieberflächen 8 werden in einen Zustand von Superhärte gebracht und sind genauestens so hergestellt, dass sie mit sehr enger Toleranz mit den Sitzflächen 7 des Ventilkörpers derart zusammenwirken, dass eine entsprechende Ventilwirkung erzielt wird, ohne dass federnde Abdichtelemente wie beispielsweise 0-Ringe verwendet werden.

Ein gutes Arbeiten einer Ventilvorrichtung mit oberflächengehärteten Aluminiumkörpern und Ventilgliedern unter Ausnützung einer im wesentlichen metallischen Abdichtberührung

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und unter völliger Vermeidung von federnden Abdichtelementen erfordert ein äusserst genaues anfängliches Bearbeiten, um so die engen Toleranzen zu erhalten, die notwendig sind, . um beispielsweise ein -Gas - im Gegensatz zu einem hydrauljtehen Fliessmedium - abzudichten. Der Ventilkörper 2 ist in vorteilhafter Weise mit einer ebenen unteren Fläche 10 versehen, die im wesentlichen komplementär zu einer im wesentlichen flachen oberen Fläche 11 der Ventilbasis 1 ist. Wie in Fig.1 dargestellt, ist die Ventilbasis bevorzugt mit dreieckartig angeordneten Gewindelöchern 13 bis 15 versehen, die mit ähnlichen zylinderischen Löchern 13a bis 15a im Ventilkörper 2 fluchten.

Wie in Fig.1 dargestellt, sind Anschlusskanäle 22a, 22b, 22c in der Ventilbasis 1 zur Kommunikation mit den Durchgängen 6'a, 6'c, 6'e im Ventilkörper vorgesehen, während Anschlusskanäle 22d, 22e gemäss den Fig.6, 7 und 10 so angeordnet sind, dass sie mit den Durchgängen 6'b, 6'd kommunizieren. Die Verbindungsstellen zwischen den verschiedenen Durchgängen werden an der Zwischenfläche zwischen dem Ventilkörper und; der Ventilbasis mit Hilfe von federnden Ringabdichtungen 24 (Fig.2) abgedichtet, die in Aussparungen 25 eingreifen,, die an den unteren Enden der Durchgänge "6*a bis 6'e des Ventilkörpers angeordnet sind.Ohne Formveränderung stehen die Ringabdichtungen" 24 über die untere Fläche des Ventilkörpers vor.

In einer typischen Anwendung der Ventilkonstruktion mit den oben beschriebenen Merkmalen wird das Ventilglied 3 zwischen seinen Arbeitsstellungen durch einen Betätigungsmechanismus betätigt, wie beispielsweise einen Elektromagnet oder Federn, wie sie in den Vorveröffentlichungen beschrieben sind.

Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, ist der VenüLkörper mit der. darunterliegenden Ventilbasis dadurch fest verbunden, dass

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Befestigungsmittel in Form von Befestigungselementen 26 ververwendet werden. Diese Befestigungselemente haben die Form von mit Schultern versehenen Schrauben, die einen Schraubenkopf 27 haben, der eine nach unten gerichtete Ringschulter ergibt, und die ein Gewindeende 29 von kleinerem Querschnitt haben, so dass sich eine untere Ringschulter 30 ergibt. Die Befestigungselemente werden durch die zylindrischen Löcher 13a bis 15a im Ventilkörper hindurchgesteckt und dann in die fluchtenden Gewindelöcher 13 bis 15 der Ventilbasis eingeschraubt. Wie in Fig.2 dargestellt, ist der axiale Abstand zwischen den beiden Ringschultern 28 und 30 der Befestigungselemente grosser als die Stärke des dazwischen angeordneten Ventilkörpers. Wenn daher die Befestigungselemente in die G-ewindelöcher der Ventilbasis voll eingeschraubt werden, d.h. bis die Ringschulter 30 gegen die obere Fläche der Ventilbasis anliegt, so wird der Ventilkörper nicht gegen die Ventilbasis unter Druck festgeklemmt. Stattdessen halten die federnden Ringabdichtungen 24 den Ventilkörper oberhalb der oberen Fläche der Ventilbasis und drücken ihn gegen die obere Ringschulter 28 der Befestigungselemente, Damit wird der Ventilkörper mit der Ventilbasis schwimmend verbunden und unterliegt keinen Beanspruchungen, die durchrein Festklemmen des Ventilkörpers unmittelbar an die Ventilbasis entstehen wurden.

Das axiale Spiel entlang den. Längsachsen der Befestigungselemente zwischen der unteren Fläche des Ventilkörpers und der oberen Fläche der Ventilbasis ist von der Grössenordnung von 0,203 mm. Dies erlaubt eine Ausdehnung dieses Körpers bei Arbeiten unter hohen Temperaturen, ohne dass dieser Abstand überbrückt wird* Das Spiel ist ferner so klein, dass die federnden Ringabdichtungen 24 nicht durch den kleinen Spalt zwischen den Flächen hinatxsgeeErüekt werden» Wie ferner in Fig.2 dargestellt,, ist ein kleines Radialspiel zwischen dem .

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Schaftteil der Befestigungselemente und den zylindrischen Löchern des Ventilkörpers vorhanden, um so eine weitere Ausdehnung des Ventilkörpers durch Temperaturänderungen zu gestatten. Um nun die Dreipunktdreiecksberührung zwischen Ventilkörper und den zugehörigen Teilen der Ventilvorrichtung entsprechend den oben erwähnten Patentschriften mit Vorteil auszunützen, können drei Befestigungselemente verwendet werden. Auf diese Weise findet die Berührung des Ventilkörpers mit den Schraubenköpfen an drei Punkten in

und
einer bestimmten !Ebene statt,\die federnden Ringdichtungen berühren ebenfalls an drei Punkten die darunterliegende Vehtilbasis. .

In der Konstruktion der Ventilvorriehtung, bei der eine Schutzhaube verwendet wird* wie sie beispielsweise in der USA-Patentschrift 3 375 850 beschrieben wird, wird diese Schutzhaube unmittelbar mit der Ventilbasis und nicht mit dem,Ventilkörper, verbunden. Auf diese Weise wird der schwimmende Zustand des Ventilkörpers aufrechterhalten. "Fig.3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Schutzhabe verwendet ist. Wie dort gezeigt, sind Saiteelemente vorgesehen. Diese erstrecken sich durch löcher 13b bis 15b der Schutzhaube, die mit den zylindrischen Löchern 13a bis 15a de.s .Ventilkörpers und damit auch mit den Befestigungselementen 26 fluchten, die mit Crewindelöchern 32 zum Einschrauben der Halteelemente 31 versehen sind. Auf diese Weise wird die Schutzhaube fest mit den Befestigungselementen 26 verbunden, ohne dass dadurch der schwimmende Zustand des Ventilkörpers gestört wird.

In einer weiteren Ausführungsform der Ventilvorriehtung gemäss der Erfindung wird der Ventilkörper schwimmend auf der Ventilbasis mit Hilfe einer Schutzhaube und zugehörigen Befestigungselementen gehalten^, die/ die Haltemittel für den

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Ventilkörper bilden. Diese Konstruktion ist in den Pig.4, 5 und 6 dargestellt. Die Schutzhaube ist dort mit 4¹ bezeichnet, die mit der Ventilbasis 1* mit Hilfe von Befestigungselementen 33 starr verbunden ist. Die Schutzhaube weist eine Oberwand 34 und Seitenwände 35 auf, die sich nach unten im wesentlichen rechtwinklig im Abstand vom Ventilkörper erstrecken und in untere Stirnflächen 36 enden, die auf der oberen Fläche der Ventilbasis aufsitzen. Der senkrechte Abstand zwischen den Stirnflächen 36 und der Unterfläche des Oberteils der Schutzhaube ist grosser als die senkrechte Stärke des Ventilkörpers 2^f. Durch Pestklemmen der Schutzhaube an der Ventilbasis um den Ventilkörper herum kann nun der Ventilkörper schwimmend relativ zur Ventilbasis angeordnet werden, wobei die federnden Hingabdichtungen 24 den Ventilkörper in Berührung mit der Unterfläche der Schutzhaube drücken. Die Oberwand 34 und die Seitenwände der Schutzhaube können gegebenenfalls als getrennte Teile ausgebildet sein. Ferner können die Seitenwände mit dem Ventilkörper durch flexible Streben verbunden sein. Eine solche Konstruktion kann dann von Vorteil sein, wenn der Ventilkörper und die Seitenwandteile in einem Arbeitsgang gegossen werden sollen. Wenn eine solche Konstruktion verwendet wird, so werden vorteilhaft die Streben so flexibel gemacht, dass sie eine Relativbewegung zwischen dem Ventilkörper und den Seitenwänden der Schutzhaube gestatten, so dass also der Ventilkörper nun eine schwimmende Lage relativ zur Ventilbasis nach dem vollständigen Zusammenbau annehmen kann. Wenn Streben verwendet werden, um die im Abstand angeordneten Seitenwände der Schutzhaube mit dem Ventilkörper flexibel zu verbinden, so werden diese vorteilhaft unter einem spitzen Winkel zwischen den beiden. Teilen und nicht rechtwinklig so angeordnet, dass irgendwelche auf die Seitenwände wirkenden Kräfte keine Formveränderung des Ventilkörpers hervorrufen,

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vielmehr durch die Biegsamkeit der Streben aufgenommen werden. Vorzugsweise sind zwei Streben an jeder Seite des Ven-. tilfcörpers angebracht, und zwar eine jeweils neben einem Ende des Ventilkörpers und jeweils in einer unterschiedlichen Höhe.

Bei der Ausführungsform gemäss den Pig.4» 5 und 6 hat die Unterfläche der Oberwand 34 der Schutzhabe drei Vorsprünge 37, die Abstandselemente definieren, von denen zwei in Fig.5 gezeigt sind. Diese Vorsprünge 37 fluchten mit Vorsprüngen 38 am Oberteil des Ventilkörpers, um so die Beruhrungsflache zwischen dem Ventilkörper und der Schutzhaube zu begrenzen. Gegebenenfalls können die Vorsprünge lediglich am Ventilkörper oder lediglich an der Schutzhaube vorgesehen sein. Wenn diese Vorsprünge an der Schutzhaube angebracht sind, so definieren sie die Unterfläche der Oberwand 34. Wie ebenfalls in Fig.4 und 5 dargestellt ist, sind die .Seitenwände des Ventilkörpers mit vorstehenden Vorsprüngen 39 versehen, um so die Berührungsflächen zwischen dem V'entilkörper und den Seitenwänden der Schutzhaube auf kleine Stellen zu beschränken, falls der Ventilkörper von einer Seite zur anderen gleitet.

Die Anbringung der. verschiedenen Vors.prünge gestattet ein .

{ 1/32 Zoll; grosses Spiel von der Grössenordnung von 0,7957 nun zwischen dem Ventilkörper und den Teilen der Schutzhaube, so. dass eine thermische Ausdehnung des Ventilkörpers und eine entsprechende Formveränderung der Schutzhaube oder andere Ursachen aufgenommen werden wie beispielsweise Schläge von aussen durch die Befestigungselemente 33, ohne dass der Ventilkörper deformiert wird,Ia der Konstruktion nach den Fig.4, 5 und 6 gestattet die Lage der Befestigungselemente in der Schutzhaube ausserhalb des Ventilkörpers die Verwendung einer Schutzhaube mit stärkeren Seitenwänden, wobei

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trotzdem der Ventilkörper noch schützend umgeben ist. Durch Erhöhen der Menge des absorbierenden Materials der Schutzhaube kann eine Beschädigung der Arbeitsteile des Ventils durch falsche Verwendung oder äussere Schläge weiter herabgesetzt werden.

Bei den oben beschriebenen Ventilvorrichtungen ergibt ein Unterdrückeetzen der verschiedenen Durchgänge 6a bis 6e einen Aufwärtsdruck auf den Ventilkörper. Um diesen Aufwärtsdruck Zii vermeiden, der den Ventilkörper verformen kann, wenn ein wechselnder Druck auf die verschiedenen öffnungen einwirkt und wenn die Druckeinwirkung zwischen den verschiedenen öffnungen sich ändert, können die oberen Wände der Ventilkamraern 6a bis 6e durch, die obere Wand des Ventilkörpers hindurchgebohrt sein. Wie in Fig.7 und 8 gezeigt, ist diese Bohrung derart angeordnet, dass die Durchgänge 6a bis 6e den Ventilkörper von seiner unteren Fläche bis zu seiner oberen Fläche vollständig durchdringen. In dem Ventilkörper gemäss Fig. 7 und 8 ist die Konstruktion abgesehen von diesen durchgehenden Bohrungen identisch mit der in Pig.4, 5 und 6 gezeigten. Wenn diese Durchgänge 6a bis 6e den Ventilkörper ganz durchdringen, so ist es notwendig, Abdichtmittel vorzusehen, um diese Ausnehmungen gegeneinander an der oberen Fläche des Ventilkörpers abzudichten und ferner einen Leckfluss um die Schutzhaube herum zu verhindern» Zu diesem Zweck sind federnde Ringabdichtungen 40 vorgesehen, die in Aussparungen 41 sitzen, die am oberen Ende der Durchgänge 6a bis 6e angeordnet sind. Wenn die Ringabdichtungen 40 noch nicht verformt sind, so stehen sie über die-obere Fläche des Ventilkörpers vor. Damit wird im Zusammenbau der Ventilkörper federnd zwischen der darunterliegenden Ventilbasis und der darüberliegenden Schutzhaube gehalten, wobei die Ringabdichtungen 24 und 40 gegen den Ventilkörper bzw. die Schutzhaube, wie in Fig.8 gezeigt» anliegen. Bei dieser Konstruktion ■ . . ' ■' - -15 - ■■■'"

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ergibt ein Unterdrucksetzen irgendeiner der Ausnehmungen eine Aufwärtskraft, die unmittelbar gegen die fltXGhtende TTnterf lache der Überwand 34 der Schutzhaube und '-nicht auf. den Ventilkörper wirkt. Damit wird die Bildung von lokalisierten unterschiedlichen Beanspruchungen auf den Veiitilkörper in axialer Richtung des Ventilgliedes verhindert.

In Fig.9 ist eine abgewandelte Konstruktion des Ventilkörpers dargestellt, um die Bildung von unausgeglichenen, nach oben auf den Ventilkörper wirkenden und'-diesen deformierenden Kräften zu verhindern. In Pig. 9 ist nur ein Durchgang 6^f dargestellt, doch können die übrigen Durchgänge 6^fb bis 6^re von gleicher Konstruktion sein. Dieser Durchgang 6'weist eine Bohrung 42 auf, die sich bis zur oberen Fläche des Ventilkörpers erstreckt. Im Vergleich mit der Konstruktion gemäss den Pig«7 und 8,wo die Bohrung im Ventilkörper zur Erzeugung von Durchgängen 6'a bis 6'e von gleichmässigem Querschnitt dient, hat die Bohrung 42 ge.genu.ber der Ventilkammer 6a nach Pig.9 einen kleineren Querschnitt. Bei dieser Bauart ist es notwendig, dass die gesamten freiliegenden Bereiche des Ventilkörpers entlang seiner oberen Fläche um die Bohrung 42 .herum und innerhalb der Begrenzung der Ringabdichtungen 40 die gleiche Grosse wie die unteren Flächen der Ventilkammern 6a haben. Auf diese Weise wird die durch Unterdrucksetzen einer bestimmten Ventilkammer erzeugte Aufwärtskraft gegen die untere Fläche der Ventilkammer 6a des Ventilkörpers durch die Kraft ausgeglichen, die nach unten auf die obere Fläche des Ventilkörpers innerhalb der Umgrenzung der Ringabdichtung 40 wirkt ,,,Damit ergibt ein Unterdrucksetzen der verschiedenen Ventilkammern in axialer Richtung entsprechend dem Ventilglied, und zwar abwechselnd und unterschiedlich, keine unausgeglichenen Kräfte auf den Ventilkörper»

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Die o"ben beschriebenen Yentilvorrichtungen können als Drei-, Vier- oder Fünf-Wegeventile ausgebildet sein, Vierwegeventile werden im allgemeinen verwendet, um doppelt wirkende Zylinderaggregate zu betreiben, d.h. Aggregate, die so arbeiten, dass abwechselnd Druck auf eine Seite des Kolbens des Zylinders ausgeübt wird. Vierwegeventile können in ein System eingebaut sein, bei dem entweder ein gemeinsamer Auslass oder getrennte Auslässe für die einzelnen Zylinderöffnungen verwendet werden. Sofern getrennte Auslässe benützt werden, kann eine Geschwindigkeitssteuerung eines doppelt wirkenden Zylinderaggregate dadurch erzielt werden, dass der Fluss durch die Auslassöffnungen dosiert wird. Um dies zu erreichen, kann die Ventilvorrichtung ge— mäss der Erfindung mit einer abgewandelten Schutzhaube gemäss Fig.10 versehen sein. Der mittlere Durchgang 6'c des Ventilkörpers wird über einen mittleren Anschlusskanal 22b der Ventilbasis unter Druck gesetzt, während die anschliessenden Durchgänge 6'b und 6'd des Ventilkörpers mit den entgegengesetzten Enden des doppelt wirkenden Zylinderaggregats über die beiden Anschlusskanäle 22d bzw. 22e der Ventilbasis verbunden sind. Schliesslich sind die ausseren Durchgänge 6'a und 6'e des Ventilkörpers mit einem Auslass,über die Anschlusskanäle 22a und 22c der Ventilbasis verbunden.

Um nun die Dosierung des Auslasses über die Ventilvorrich-. tung gemäss Fig.10 zu steuern, werden die Anschlusskanäle 22a und 22b abgedichtet, und die darüberliegende Schutzhaube 4" wird mit Auslassöffnungen 43 versehen, die mit den äusseren Durchgängen 6'a und 6'e des Ventilkörpers fluchten. Diese beiden Auslassöffnungen 43 sind ihrerseits mit der Atmosphäre über einen Dämpfer 44 verbunden, der in einer Ausnehmung an der Oberwand der Schutzhaube angeordnet ist.

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Die Halterung des Dämpfers in dieser Ausnehmung wird durch einen Haltering 45 erzielt. Wie in Fig.10 dargestellt, sind die einzelnen Auslassöffnungen 43 mit Dosierschrauben 46 versehen, und durch Einstellen der axialen Lage dieser Schrauben kann die Auslassmenge durch eine dieser Auslassöffnungen 43 ohne weiteres dosiert eingestellt werden. Auf diese Weise kann die Arbeitsgeschwindigkeit eines doppelt wirkenden Luft.zylinderaggregats in beiden Richtungen eingestellt werden* Die Konstruktion der Dosierschrauben ist vorzugsweise dieselbe, wie sie beispielsweise in der USA-Patentschrift 3 324 892 dargestellt und beschrieben ist, obgleich es nicht notwendig ist, dass die Dosier- ' schrauben, wie dort erwähnt, abgedichtet sind.-

Die Beschreibung der Ventilvorrichtung, bei der eine Auslassdosierung vorgesehen ist, wurde im Zusammenhang mit einem Vierwegeventil mit getrennten Auslässen beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Auslassdosierung durch eine gemeinsame öffnung gegebenenfalls auch dadurch erzielt werden kann, dass die Schutzhaube mit einer Auslassöffnung versehen wird, die mit der gemeinsamen Auslassöffnung des Ventilkörpers fluchtet.

Soweit in der Beschreibung und den Ansprüchen von Flächen, insbesondere oberen und unteren Flächen, die Rede ist, so können diese Flächen auch innerhalb der betreffenden Teile liegen, brauchen also nicht deren oberste Fläche zu sein. Damit würde der Abstand der Anschlagflächen nicht der allgemeinen Stärke des Ventilkörpers entsprechen.

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Claims (19)

Ä 40 028 ία 26.2ο1973 a -f 100 Patentansprüche:

1. Ventilvorrichtung mit eineitr Venti!kammern aufweisenden, aus unter Druck verformbaren Material bestehenden Ventilkörper, in dem ein Ventilglied in verschiedene Steuerstellungen verschiebbar ist, mit den Ventilkörper- mit einer Ventilbasis verbindenden Befestigungselementen und einen den Ventilkörper mindestens teilweise umgebenden Schutzhaube, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilkörper (2) Kanäle (42) vorgesehen sind, die sich von der oberen Fläche bis zu den Kammern (6¹) erstrecken, und daß Federmittel (40) zwischen dem Ventilkörper (2) und der unteren Flache der Schutshaube (4") vorgesehen sind, die gegen die letztere Fläche anliegen und den Ventilkörper (2") iiri Abstand von der Oberwand der Schutzhaube (4") halten.

2. Ventilvorrichtung nach Anspruch l_r dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkammer (6¹) einen gleichmäßigen Querschnitt von der unteren bis zur oberen Fläche des Ventilkörpers (2¹) hat.

3. Ventilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge (42) in die Ventilkammern (6^J) von oben her einen kleineren Querschnitt als die Eingänge von unten her haben und daß die von den beiderseitigen Federmitteln (24, 40) umschlossenen Flächen im wesentlichen gleich sind.

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4. Ventilvorrichtung nach, einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federmittel ringförmige Abdichtungen (24, 40) sind, die jeweils die Eingänge zu den Veii ti !kammern an der Unterseite und/oder an der Oberseite des Ventilkörpers (2) umgeben. ·

5. Ventilvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungen (24, 40) quer zur Längsachse des Ventilgliedes (3¹) hintereinander liegen.

6. Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die den Ventilkörper in Richtung auf die Ventilbasis pressenden Befestigungselemente mit der oberen Fläche des Ventilkörpers (2) derart in Verbindung stehen, daß der Abstand zwischen der oberen Lagerfläche (11) der Ventilbasis (1) und der oberen Fläche des Ventilkörpers an den Berührungspunkten der Befestigungselemente (26, 33, 34) größer ist als der dazwischen angeordnete Ventilkörper (2) selbst/ daß Abstandsanordnungen-(Schultern 30 und 28 des Elementes 26 bzw. Seitenwände der Schutzhaube 34 ) zur Aufrechterhaltüng des Abstandes vorgesehen sind und daß elastische Federungsanordnungen (24) zwischen dem Ventilkörper (2) und der oberen Fläche der Ventilbasis (1) angeordnet sind, so daß der Ventilkörper im Abstand zu der Ventilbasis gehalten und federnd nach oben in Eingriff mit den Befestigungselementen (26, 32; 34) gepreßt ist, wobei die Federungsanordnungen (24) den einzigen Kontakt zwischen der Ventilbasis (1) und der unteren Fläche des Ventilkörpers bilden, und daß die Befestigungselemente (26) durch Bohrungen

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(13a, 14a, 15a) des Ventilkörpers (2) bzw. der Schutzhaube (4) geführt sind, deren Querschnitt zur Ermöglichung einer seitlich freien Bewegung des Ventilkörpers (2) den Querschnitt der Befestigungselemente (26) übersteigt.

7. Ventilvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenwirkenden Flächen zwischen der Ventilbasis (1) und dem Ventilkörper (2) und/oder zwischen dem Ventilkörper (2) und der Schutzhaube (4) parallel zueinander und zu der Achse des Ventilgliedes (3) sind.

8. Ventilvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet daß die Befestigungselemente (26) mit je einer Anschlagfläche (28) gegen die obere Fläche des Ventilkörpers (2) anliegen.

9. Ventilvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (26) jeweils eine zweite, gegen die obere Fläche der Ventilbasis „(1) anliegende Anschlagfläche (30) haben und der Abstand der beiden Anschlagflächen (28, 30) größer als die entsprechende Abmessung des Ventilkörpers (2) ist.

10. Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente Schrauben,(26) sind, die in Gewindelöcher der Ventilbasis (1)" eingeschraubt sind.

11. Vehti!vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (26) Köpfe (27) haben, deren Unterflächen (28) Anschlagflächen bilden.

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12. Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilhaube (4) auf den Oberteilen (27) der Befestigungselemente (26) aufsitzt und mittels Halteelementen (31) gehalten ist, die sich durch die Schutzhaube (4) erstrecken und mit den Befestigungselementen (26), beispielsweise durch Einschrauben, fest verbunden sind, derart, daß die Schutzhaube (4) fest gegen die Befestigungselemente (26) anliegt. .

13. Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ventilkörper (2) mindestens teilweise umgebende Schutzhaube (4) an der Ventilbasis (1) mindestens mittelbar in einem vorbestimmten Abstand befestigt ist. *"'■'■■■-'

14. Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhaube (2) mit ihren unteren Enden (36) auf der Ventilbasis (1) aufsitzt und vorzugsweise durch die Befestigungselemente (33) an der Venti!basis (1) befestigt ist. : · ·

15. Ventilvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der oberen Fläche des Ventilkörpers (2) und der darüberliegenden Fläche der Schutzhaube (4) eine Mehrzahl von Abstandselementen (37, 38) angeordnet ist.

16. Ventilyorrj,chtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandselemente (37/ 38)dreiecksförmig angeordnet sind. ■'■'■"

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17. Ventilvorrichtung naph einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkammern (6) sich von der unteren Fläche (10) bis zu der für das Ventilglied (3) vorgesehenen Längsbohrung (5) erstrecken.

18. Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (26) und gegebenenfalls die Halteelemente (31) dreieckartig angeordnet sind·

19.. Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß Abdichtflächen (7, 8) des Ventilkörpers
(2) und des Ventilgliedes (3) zur Abdichtung bestimmter Kammern (6) zusammenwirken.

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