DE19858566A1 - Vorgesteuertes pneumatisches Wegeventil - Google Patents
Vorgesteuertes pneumatisches WegeventilInfo
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Abstract
Es wird ein vorgesteuertes pneumatisches Wegeventil (10) vorgeschlagen, das sich insbesondere durch eine vereinfachte Montage und Inbetriebnahme auszeichnet. Die Vorsteuerung des Wegeventils (10) kann systemdruckgesteuert oder fremddruckgesteuert erfolgen, ohne daß zur Druckmittelführung in einer Vorsteuereinrichtung (22) oder zur Abdichtung eines nicht benötigten Vorsteuerkanals (32, 34) bauliche Maßnahmen vorgenommen werden müssen. Das Wegeventil (10) ist hierzu mit einem Wechselventil (30) ausgestattet, das unabhängig von der Kontaktierung und der Steuerdruckversorgung selbsttätig den nicht benötigten Vorsteuerkanal (32, 34) verschließt und gleichzeitig eine Verbindung des den Steuerdruck führenden Vorsteuerkanals (32, 34) mit der Vorsteuereinrichtung (22) vornimmt.
Description
Die Erfindung geht aus von einem vorgesteuerten
pneumatischen Wegeventil entsprechend der Gattung des
Anspruchs 1. Derartige Wegeventile sind seit langem
bekannt; beispielhaft sei diesbezüglich auf die
Druckschrift "Bosch Pneumatik-Informationen, Grundlagen und
Funktionsbeschreibung", Ausgabe 9/77, Seite 46 verwiesen.
Darin ist ein Wegeventil mit fünf Anschlüssen offenbart,
das von einer elektromagnetischen Vorsteuereinrichtung in
zwei Schaltstellungen umschaltbar ist. Beide
Schaltstellungen unterscheiden sich in den bestehenden
Druckmittelverbindungen zwischen den Anschlüssen
voneinander. Eine Umschaltung zwischen den beiden
Schaltstellungen erfolgt durch die Vorsteuereinrichtung,
die hierzu ein Stellglied des Wegeventils mit Druckmittel
be- bzw. entlastet. Hierzu läßt sich sowohl das vom
Regelventil selbst gesteuerte Druckmittel (Eigensteuerung)
als auch ein von einem externen Druckerzeuger
bereitgestelltes Druckmittel (Fremdsteuerung) verwenden.
Vorsteuereinrichtungen, die beide Steuervarianten
ermöglichen, weisen dazu getrennte Steuerdruckanschlüsse
auf, die entsprechend der gewünschten Druckmittelversorgung
zu kontaktieren sind. Einer dieser Anschlüsse wird dabei
nicht benötigt und muß zur Vermeidung einer
Druckmittelleckage verschlossen werden. Um den Aufwand
hierfür aus Kostengründen möglichst gering zu halten,
wurden Dichtungen entwickelt, die abhängig von der
gewählten Druckmittelversorgung in um 180° zueinander
verdrehten Einbaupositionen einbaubar sind. Allerdings kann
es dabei zu Montagefehlern kommen, die lediglich mit Hilfe
einer aufwendigen Lageerkennung bei der Aggregatemontage
vermeidbar sind. Wegeventile mit falsch montierten
Dichtungen sind ohne Funktion.
Selbstverständlich wäre eine Fehlervermeidung auch durch
den Einsatz unterschiedlicher Dichtungen für beide
Steuervarianten möglich, dies erhöht jedoch die
Teilevielfalt und damit die Teilekosten. Gleiches gilt,
wenn anstatt von verschiedenen Dichtungsvarianten
verschiedene Gehäusevarianten für fremd- oder
eigenversorgte Wegeventile vorgesehen würden.
Demgegenüber weist ein vorgesteuertes pneumatisches
Wegeventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs
1 den Vorteil auf, daß derartige Montagefehler zukünftig
nicht mehr auftreten können. Hierfür werden erfindungsgemäß
Wechselventile vorgeschlagen, die unter der Voraussetzung,
daß der externe Steuerdruck stets höher als der Systemdruck
ist, unabhängig von ihrer Einbaulage selbsttätig den
externen Steuerdruck führenden Vorsteuerkanal verschließen,
wenn dieser nicht angeschlossen ist und die dabei
gleichzeitig eine Druckmittelverbindung zwischen dem
Systemdruck führenden Vorsteuerkanal und der
Vorsteuereinrichtung des Wegeventils freigeben. Im
umgekehrten Fall, d. h. wenn eine Fremddruckversorgung
vorgesehen ist, öffnen diese Wechselventile aufgrund des
höheren Druckniveaus des externen Steuerdrucks ebenfalls
selbsttätig den externen Vorsteuerkanal, verschließen
gleichzeitig den Systemdruck führenden Vorsteuerkanal und
geben gleichzeitig eine Druckmittelverbindung zur
Vorsteuereinrichtung des Wegeventils frei. Eine
Einflußnahme von außen auf das Wechselventil ist dazu nicht
erforderlich; die beschriebene Funktion erfüllt das
Wechselventil unabhängig von seiner Einbaulage.
Diese Wechselventile sind kostenneutral realisierbar und
erfordern kein zusätzliches Bauvolumen; eine aufwendige
Lageerkennung bei der Aggregatemontage kann entfallen.
Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der
Beschreibung. Diesbezüglich anzumerken ist, daß die
erfindungsgemäßen Wechselventile gemäß Anspruch 2
integraler Bestandteil eines bereits vorhandenen Bauteils
sind und sowohl bei Einzelventilen als auch bei gemeinsam
gesteuerten Ventilträgersystemen einsetzbar sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. In der Fig. 1 ist das erfindungsgemäße
Wegeventil anhand von Schaltsymbolen vereinfacht
dargestellt, die Fig. 2 zeigt in einer Detailansicht das
erfindungsgemäße Wechselventil im Querschnitt.
In Fig. 1 ist exemplarisch ein vorgesteuertes Wegeventil
10 in 5/2-Bauweise als Schaltsymbol dargestellt. Demnach
weist das Wegeventil 10 fünf Anschlüsse auf, wobei mit 12
der Zulaufanschluß, mit 14 und 16 die Rücklaufanschlüsse
und mit 18 und 20 die Arbeitsanschlüsse des Wegeventils 10
bezeichnet sind. Letztere sind durch Umschalten des
Wegeventils 10 wechselweise mit dem Zulaufanschluß 12 oder
einem der Rücklaufanschlüsse 14, 16 verbindbar, was anhand
der eingezeichneten Strömungspfeile verdeutlicht ist. Eine
Umschaltung des Wegeventils 10 erfolgt mit Hilfe einer
Vorsteuereinrichtung 22, die exemplarisch stirnseitig an
das Gehäuse 24 des Wegeventils 10 angeflanscht ist. Die
Vorsteuereinrichtung 22 umfaßt eine von außen ansteuerbare,
elektromagnetische Betätigungseinheit 26, die einen
Steuerdruckanschluß 28 und damit eine nicht erkennbare
Druckmittelverbindung zum Wegeventil 10 freigibt bzw.
verschließt.
Als Steuerdruck kann zwischen dem Systemdruck und einem
extern erzeugten Druck gewählt werden, wobei das
Druckniveau des externen Steuerdrucks stets höher ist als
das des Systemdrucks. Um eine Wahl des Steuerdrucks zu
ermöglichen ist das Wegeventil 10 mit einem Wechselventil
30 ausgestattet, in das externen Steuerdruck führende bzw.
Systemdruck führende Vorsteuerkanäle 32, 34 einmünden.
Gesteuert von einem Schließglied 36 wird einer dieser
Vorsteuerkanäle 32, 34 über einen Steuerkanal 38 mit der
Vorsteuereinrichtung 22 verbunden. Dieses Schließglied 36
verschließt dabei jeweils den nicht benötigten
Vorsteuerkanal 32, 34 und öffnet gleichzeitig eine
Druckmittelverbindung von dem den Steuerdruck führenden
Vorsteuerkanal 32, 34 zum Steuerkanal 38. Der das
Wegeventil 10, die Vorsteuereinrichtung 22 und das
Wechselventil 30 umschließende und strichpunktiert
gezeichnete Rahmen deutet ein Gehäuse 40 an, in das die
beschriebenen Baugruppen eingebaut sind.
Eine konstruktive Ausführungsvariante für das der Erfindung
zugrundeliegende Wechselventil 30 ist in Fig. 2
dargestellt. Diese zeigt einen Detailschnitt durch das
Gehäuse 40. Der Schnittverlauf erfolgt in einer Ebene, in
welcher der dem externen Anschluß zugeordnete
Vorsteuerkanal 32, der vom Zulaufanschluß 12 abzweigende
Vorsteuerkanal 34 und der zur Vorsteuereinrichtung 22
führende Steuerkanal 38 in einen gemeinsamen Spalt 42
einmünden. Dabei liegt die Mündungsstelle des
Vorsteuerkanals 32 der des Vorsteuerkanals 34 fluchtend
gegenüber, während der Steuerkanal 38 seitlich parallel
versetzt dazu, auf der den Vorsteuerkanal 34 aufweisenden
Seite des Spalts 42 angeordnet ist.
Zur Abdichtung des Spalts 42 nach außen ist in diesem ein
Dichtungselement 44 aus einer in sich geschlossenen
Formdichtung 46 und einer sich in dem Innenbereich dieser
Formdichtung 46 hinein erstreckenden Zunge 48 eingelegt.
Die Zunge 48 ist im Querschnitt kleiner als die
Formdichtung 46 ausgeführt und kann innerhalb des Spalts 42
eine Schaltbewegung ausführen. Ein Ende der Zunge 48 ist
dazu einteilig und gelenkig an die Formdichtung 46
angebunden, während das gegenüberliegende zweite Ende im
Ausführungsbeispiel frei ist, d. h. keine Verbindung mit der
Formdichtung 46 hat. Dieses freie Ende der Zunge 48
erstreckt sich in den Bereich der Mündungsstellen der
Vorsteuerkanäle 32, 34 hinein und ist auf seiner der
Mündung der Vorsteuerkanäle 32, 34 zugewandten Ober- und
Unterseite mit jeweils einem umlaufenden Dichtwulst 50
versehen. Die Mündungsstellen der Vorsteuerkanäle 32, 34
haben einen kleineren Durchmesser als die Dichtwulste 50,
so daß letztere einen der Vorsteuerkanäle 32, 34 bei
anliegender Zunge 48 zuverlässig verschließen können.
Im Bereich des an die Formdichtung 46 angebundenen Endes
ist die Zunge 48 ferner mit einer Übertrittsöffnung 52
versehen, die im wesentlichen fluchtend zur Mündung des
Steuerkanals 38 liegt. Diese Ausbildung des
Dichtungselements 44 erklärt sich im Rahmen der
nachfolgenden Funktionsbeschreibung.
Erfolgt die Druckmittelversorgung der Vorsteuereinrichtung
22 über den Systemdruck des Wegeventils 10, dann strömt
Druckmittel durch den Vorsteuerkanal 34 in das
Wechselventil 30 ein. Dadurch wird die Zunge 48 gegen die
Mündung des gegenüberliegenden, nicht hydraulisch
angeschlossenen Vorsteuerkanals 32 gedrückt und dichtet
diesen ab. Gleichzeitig strömt das Druckmittel entlang der
Zunge 48 zum Steuerkanal 38. In dieser ersten
Schaltstellung des Wechselventils 30 ist die
Übertrittsöffnung 52 somit ohne Funktion.
Dies ändert sich, sobald die Steuerdruckversorgung über
einen externen Druckerzeuger erfolgt, der an den
Vorsteuerkanal 32 angeschlossen ist. Das nun zuströmende
Druckmittel drückt die Zunge 48 aufgrund des höheren
Druckniveaus des externen Steuerdrucks gegenüber dem
Systemdruck gegen den unverändert Systemdruck führenden
Vorsteuerkanal 34 und dichtet diesen ab. Entlang der Zunge
48 strömt das Druckmittel nun durch die Übertrittsöffnung
52 hindurch zum Steuerkanal 38.
Diese Ausführungen belegen, daß es bei der Montage eines
derartigen Wegeventils 10 unrelevant ist, welche Art der
Steuerdruckversorgung beim Endkunden vorgesehen ist. Das
Wechselventil 30 schaltet selbsttätig die richtige
Strömungsrichtung frei und sperrt parallel dazu die andere
Strömungsrichtung ab. Funktionsstörungen durch falsch
eingelegte Dichtungselemente 44 sind somit ausgeschlossen.
Eine aufwendige Lageerkennung bei der Montage der
Dichtungselemente ist daher überflüssig. Das
erfindungsgemäße Wegeventil 10 kommt für beide Arten der
Steuerdruckversorgung mit einem einheitlichen
Dichtungselement 44 aus, das zudem kostenneutral
herzustellen ist und kein zusätzliches Bauvolumen benötigt.
Selbstverständlich sind Änderungen und Ergänzungen am
beschriebenen Ausführungsbeispiel möglich, ohne vom
Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. So ist es
beispielsweise möglich, anstatt der einseitig an der
Formdichtung 46 angebundenen Zunge 48 eine umlaufend
angebundene flexible Membran vorzusehen. Dadurch könnte die
Montage des Dichtungselements 44 weiter verbessert werden,
da nun auch er unwahrscheinliche Fall einer geknickt
montierten Zunge 48 vermieden werden kann. Das
Wechselventil 30 läßt sich sowohl bei Einzelventilen, wie
auch in Ventilträgersystemen einsetzen.
Außerdem kann das Dichtungselement 44 mit einer eine
Vorspannung für die Zunge 48 erzeugenden Federelement oder
mit einem eine Vorzugslage der Zunge 48 bestimmenden
Bauteil versehen sein. Dieses Bauteil kann in das
Dichtungselement 44 eingebettet sein.
Claims (10)
1. Vorgesteuertes pneumatisches Wegeventil (10) mit einem
Anschlüsse (12-20) aufweisenden Gehäuse (40),
in dem ein in wenigstens zwei Schaltstellungen verbringbares
Steuermittel Druckmittelverbindungen zwischen diesen
Anschlüssen (12-20) steuert und mit einer das
Steuermittel beaufschlagenden Vorsteuereinrichtung (22), die
wahlweise mit Fremd- oder mit Systemdruck ansteuerbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil (10) mit einem
Wechselventil (30) zusammenwirkt, das
Druckmittelverbindungen zwischen wenigstens zwei
Vorsteuerkanälen (32, 34) und einem zur
Vorsteuereinrichtung (22) führenden Steuerkanal (38) mit
Hilfe einer Schließeinrichtung (36) schaltet und daß die
Schließeinrichtung (36) selbsttätig und unabhängig von ihrer
Einbaulage und der Art der Druckmittelversorgung den
Steuerdruck führenden Vorsteuerkanal (32, 34) mit dem
Steuerkanal (38) verbindet und gleichzeitig den
zur Steuerdruckführung nicht benötigten Vorsteuerkanal (32,
34) verschließt.
2. Vorgesteuertes pneumatisches Wegeventil nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, das Wechselventil (30) in das
Gehäuse (40) des Wegeventils (10) eingebaut ist.
3. Vorgesteuertes pneumatisches Wegeventil nach einem der
Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Wechselventil (30) integraler Bestandteil eines
Dichtelements (44) zwischen der Vorsteuereinrichtung (22)
und dem Wegeventil (10) ist.
4. Vorgesteuertes pneumatisches Wegeventil nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schließeinrichtung (36) eine in ihrer Außenkontur
geschlossene Formdichtung (46) mit einem in ihrem Inneren
angeordneten Schließelement (48) ist.
5. Vorgesteuertes pneumatisches Wegeventil nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement (48) eine
gelenkig an einem Abschnitt der Formdichtung (46)
angeformte und vom Steuerdruck beaufschlagte Zunge (48)
ist.
6. Vorgesteuertes pneumatisches Wegeventil nach einem der
Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Schließelement (48) im Bereich seiner Anbindung an die
Formdichtung (46) mit wenigstens einer Übertrittsöffnung
(52) versehen ist.
7. Vorgesteuertes pneumatisches Wegeventil nach einem der
Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Formdichtung (46) des Dichtungselements (44) die
Vorsteuerkanäle (32, 34) und den zur Vorsteuereinrichtung
(22) führenden Steuerkanal (38) nach außen abdichtet.
8. Vorgesteuertes pneumatisches Wegeventil nach einem der
Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die
Vorsteuerkanäle (32, 34) fluchtend gegenüberliegen und daß
der Steuerkanal (38) seitlich versetzt zu diesen
Vorsteuerkanälen (32, 34) verläuft.
9. Vorgesteuertes pneumatisches Wegeventil nach einem der
Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
Schließelement (48) in den Mündungsbereich der beiden
Vorsteuerkanäle (32, 34) hinein ragt und mit wenigstens
einer Dichtkontur (50) zur Abdichtung der
Mündungsquerschnitte versehen ist.
10. Vorgesteuertes pneumatisches Wegeventil nach einem der
Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge (48)
zentrisch an den Querschnitt der Formdichtung 46 angeformt
ist.
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