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Die Erfindung betrifft ein handilfsbetätigbares
pneumatisches Mehrwegventil mit einer Vorsteuerventileinheit zur
Beaufschlagung zweier Steuerkammern zum axialen Antrieb mindestens
eines in einer zugeordneten Hauptventileinheit untergebrachten Ventilschiebers,
wobei die Vorsteuerventileinheit durch einen Handhilfsbetätigungsmechanismus
hilfsweise manuell schaltbar ist.
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Pneumatische Mehrwegeventile dieser
Art sind vornehmlich als elektropneumatische Ventile ausgebildet,
das heißt,
dass elektrische Steuersignale von einem Elektromagneten in mechanische Schaltbewegungen
eines Ventilgliedes umgesetzt werden. Bei den Mehrwegeventilen der
hier interessierenden Art erfolgt die Verstellung des Ventilgliedes im
Hauptventil über
eine pneumatische Vorsteuerung. Bei einer pneumatischen Vorsteuerung
wird das Ventilglied, meist ein Ventilschieber, über mindestens eine stirnflächig des
Ventilgliedes angeordnete Steuerkammer durch einen Steuerdruck betätigt. Der
Steuerdruck wird durch ein elektrisch angesteuertes Vorsteuerventil
erzeugt. Eine monostabile Ventilfunktion wird durch eine Federrückstellung
an der der Steuerkammer gegenüberliegenden
Seite des Ventilgliedes erzielt; eine bistabile Ventilfunktion ergibt
sich durch Anordnung von Steuerkammern an jeder der beiden Stirnseiten
des Ventilgliedes und deren wechselseitige Beaufschlagung. So lassen
sich 3/2-,5/2-,5/3- Ventilfunktionen in bistabiler oder monostabiler
Variante umsetzen. Es ist ebenfalls möglich, eine monostabile 2×3/2- oder
2×5/2-
Ventilfunktion umzusetzen, wobei je eine Steuerkammer je einem der
federrückgestellten
Ventilglieder zugeordnet ist.
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Aus dem "Pneumatikkatalog Ausgabe 2003" der Rexroth Bosch
Group, Geschäftsbereich
Pneumatik, Band 1 (Drucknummer 000-100-080-2/05.03) geht ein gattungsgemäßes handhilfsbetätigbares Mehrwegeventil
hervor. Die Seite 5.36 der besagten Vorveröffentlichung offenbart ein
Mehrwegeventil- System, welches für eine 5/2-, 2×512-oder 5/3- Ventilfunktion
erhältlich
ist und nach Art eines Schieberventils aufgebaut ist. Das somit
als Ventilschieber ausgebildete Ventilglied ist innerhalb einer
Hauptventileinheit untergebracht, die mehrere äußere Druckluftanschlüsse aufweist.
Durch Axialverstellung des Ventilschiebers wird der Druckluftfluss
zwischen den äußeren Anschlüssen entsprechend
der Ventilfunktion des Mehrwegeventils geschaltet. Die Bewegung des
Ventilschiebers wird über
eine an einer Stirnseite der Hauptventileinheit angebrachte Vorsteuerventileinheit
bewirkt. Die Vorsteuerventileinheit enthält ein oder zwei elektropneumatische
Vorsteuerventile, die zur Beaufschlagung einer beziehungsweise zwei Steuerkammern
zum stirnseitigen Antrieb des einen oder zweier Ventilschieber dienen.
Neben dieser pneumatisch vorgesteuerten Hauptbetriebsweise des Mehrwegeventils
ist dieses auch hilfsweise manuell schaltbar. Hierfür ist im
Bereich zwischen der Vorsteuerventileinheit und der Hauptventileinheit
ein Handhilfsbetätigungsmechanismus
angeordnet. Der Handhilfsbetätigungsmechanismus
ist von außen
her über
eine Art Schlitzschraubenkopf mittels eines Schraubendrehers betätigbar.
Im Falle zweier Steuerkammern (bistabile Ventilfunktion) kann mit
der Handhilfsbetätigung
entweder die eine Steuerkammer oder die andere Steuerkammer hilfsweise
mit Steuerdruck beaufschlagt werden, so dass der Ventilschieber
in beide Stellungen überführbar ist.
Ist die Hauptventileinheit jedoch mit zwei getrennten Ventilschiebern,
beispielsweise zur Bildung einer 2×5/2- Ventilfunktion monostabil
ausgerüstet,
so können beide
Ventilschieber nicht gleichzeitig mit dem Steuerdruck beaufschlagt
werden, um das Mehrwegeventil insgesamt in den betätigten Zustand
zu versetzen.
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Zur Lösung dieses Problems wird bei
einer weiteren Ausführungsform
des vorstehend beschriebenen Mehrwegeventils (Seite 5.64) vorgeschlagen, dass
der Handhilfsbetätigungsmechanismus
aus zwei Einzelelementen besteht. An der Vorsteuerventileinheit
sind insoweit zwei nach Art eines Schlitzschraubkopfes ausgebildete
Betätigungselemente für einen
Schraubendreher angeordnet. Ein Nachteil dieser zwar das vorstehend
erläuterte
Problem lösenden
Konstruktion besteht darin, dass die beiden Schlitzschraubenköpfe einen
recht hohen Platz in der Schmalseite des Mehrwegeventils einnehmen.
Die hier interessierenden pneumatischen Mehrwegeventile sind dafür vorgesehen,
durch Aneinanderreihung zu einer aus vielen Mehrwegeventilen bestehenden Ventileinheit
zusammengefasst zu werden. Um die äußeren geometrischen Abmessungen
einer solchen Ventileinheit gering zu halten, sind möglichst
schmalbauende Mehrwegeventile gewünscht. Dieses Konstruktionsziel
steht jedoch im Widerspruch zu einem möglichst großen Platzbedarf zur Unterbringung
der Handhilfsbetätigung
an der von außen
her zugänglichen
Schmalseite des Mehrwegeventils. Denn der Schlitzschraubenkopf der
Handhilfsbetätigung
muss mindestens so robust sein, dass dieser zumindest mit dem kleinsten
verfügbaren
Elektrikerschraubendreher drehbar ist.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein handhilfsbetätigbares
pneumatisches Mehrwegeventil der vorstehend beschriebenen Art dahingehend
weiterzuverbessern, dass alle verfügbaren Ventilfunktionen des
Mehrwegeventils manuell mit einem geeigneten Handhilfsbetätigungsmechanismus
trotz besonders schmalbauendem Mehrwegeventil schaltbar sind.
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Die Aufgabe wird ausgehend von einem Mehrwegeventil
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen
gelöst.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen gehen aus den nachfolgenden
abhängigen
Ansprüchen
hervor.
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Die Erfindung schließt die technische
Lehre ein, dass ein Handhilfsbetätigungsmechanismus eine
einzige, nach Art einer Nockenwelle ausgebildete Schaltwelle umfasst,
welche zwei axial beabstandet voneinander angeordnete außenradiale
Nockenabschnitte aufweist, die je einen Betätigungsstößel derart axial verstellen,
dass die Vorsteuerventileinheit abhängig vom Drehwinkel der Schaltwelle
aus einer unbetätigten
Ausgangsstellung 0 in mindestens zwei Schaltstellungen 12 oder 14 zur
Beaufschlagung je einer zugeordneten Steuerkammer überführbar ist,
und dass in einer weiteren Schaltstellung 12+14 (oder 14+12)
beide Steuerkammern gemeinsam beaufschlagbar sind.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt
insbesondere darin, dass aufgrund nur einer erforderlichen Schaltwelle
auch nur ein nach Art eines Schlitzschraubenkopfes im Bereich der
Vorsteuerventileinheit ausgebildetes Betätigungselement erforderlich
ist, so dass auf weitere einzelne Betätigungselemente verzichtet
werden kann. Somit ist eine optimale Platzausnutzung gegeben. Mit
der Nockenwellentechnik lassen sich auf einfache Weise unterschiedliche
Stellungen der Betätigungsstößel realisieren.
Die Schaltwelle lässt
sich als Spritzgussteil und damit recht einfach herstellen. Die
erfinderische Leistung besteht insbesondere darin, dass die aus
der Kraftfahrzeugtechnik her bekannte Nockenwellentechnologie auf
einen Handhilfsbetätigungsmechanismus
eines pneumatischen Mehrwegeventils übertragen worden ist.
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Vorzugsweise ist der Handhilfsbetätigungsmechanismus
so ausgeführt,
dass sich in der Ausgangsstellung 0 der Schaltwelle beide
Betätigungsstößel in der
eingefahrenen Position befinden, so dass eine Handhilfsbetätigung der
Vorsteuerventileinheit nicht erfolgt. In der Schaltstellung 12 der Schaltwelle
befindet sich einer der Betätigungsstößel in der
ausgefahrenen Position, wogegen sich in der Schaltstellung 14 der
Schaltwelle der andere Betätigungsstößel in der
ausgefahrenen Position befindet. Hierüber wird entweder die eine
oder die andere Steuerkammer des Ventilschiebers oder – je nach Ventilfunktion – der beiden
Ventilschieber mit Steuerdruck beaufschlagt. In der weiteren Schaltstellung 12+14 (oder 14+12)
der Schaltwelle werden hingegen beide Betätigungsstößel zusammen in die ausgefahrene
Position überführt. Hierbei
werden beide Steuerkammern gemeinsam mit Steuerdruck beaufschlagt,
so dass es insbesondere möglich
ist, die beiden Ventilschieber eines 2×5/2- Wegeventils in den betätigten Zustand
zu versetzen.
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Die Abfolge der Schaltstellungen
wird in ergonomischer Weise insbesondere so gewählt, dass die Schaltwelle ausgehend
von der mittigen Ausgangsstellung 0 durch Winkelverstellung
nach einer Seite hin in die Schaltstellung 12 und durch
Winkelverstellung nach der anderen Seite hin in die Schaltstellung 14 gelangt,
wobei die Schaltwelle durch eine weitere Winkelverstellung jenseits
der Schaltstellung 12 die weitere Schaltstellung 12+14 einnimmt
und durch eine weitere Winkelverstellung jenseits der Schaltstellung 14 die
weitere Schaltstellung 14+12 einnimmt.
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Zur Realisierung einer Rückstellung
der Schaltwelle in die Ausgangsstellung 0 kann die Schaltwelle
mit einem federbelasteten Selbstrückstellmechanismus ausgerüstet werden.
Sollte eine automatische Rückstellung
in die Ausgangsstellung 0 nicht gewünscht sein, so ist es auch
möglich,
dass die Ausgangsstellung 0 sowie sämtliche Schaltstellungen rastend
schaltbar sind.
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Nach einer weiteren die Erfindung
verbessernden Maßnahme
ist der Handhilfsbetätigungsmechanismus
in einer eigenen Handhilfsbetätigungseinheit
untergebracht, welche vorzugsweise zwischen der Hauptventileinheit
und der Vorsteuerventileinheit angeordnet ist. Diese Anordnung ist
besonders funktions- und bauformoptimal, denn die Betätigung des Hauptventils
erfolgt damit von einer definierten Stirnseite des Mehrwegeventils
her.
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Die Vorsteuerventileinheit kann ein
einziges elektromagnetisches 2/3- Wegeventil oder zwei einzelne
elektromagnetische 2/2- Wegeventile zur Aufbringung des Steuerdrucks
für beide
Steuerkammern aufweisen. Die Hauptventileinheit kann dagegen entweder
einen Ventilschieber besitzen, wobei dann die beiden Steuerkammern
beidseitig des Ventilschiebers zur Realisierung einer bistabilen
Ventilfunktion angeordnet sind; andererseits kann die Hauptventileinheit
auch zwei federrückgestellte
Ventilschieber aufweisen, welche einseitig über je ein Steuerkammer zur
Realisierung einer monostabilen Ventilfunktion betätigbar sind.
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Weitere die Erfindung verbessernde
Maßnahmen
werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
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1 einen
teilweise schematischen Längsschnitt
durch ein handhilfsbetätigtes
pneumatisches Mehrwegeventil,
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2 eine
Explosionsdarstellung der Handhilfsbetätigungseinheit des Mehrwegeventils
nach 1,
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3a einen
Längsschnitt
durch die Handhilfsbetätigungseinheit
nach 2 in der Schaltstellung 0,
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3b einen
Längsschnitt
durch die Handhilfsbetätigungseinheit
nach 2 in der Schaltstellung 12,
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3c einen
Längsschnitt
durch die Handhilfsbetätigungseinheit
nach 2 in der Schaltstellung 12+14,
und
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4 eine
Draufsicht auf das Mehrwegeventil nach 1 im Bereich des Handhilfsbetätigungsmechanismus.
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Gemäß 1 besteht ein handhilfsbetätigbares
pneumatisches Mehrwegeventil aus einer Hauptventileinheit 1,
in welcher der – hier
nicht weiter dargestellte – Ventilschieber
oder auch zwei Ventilschieber untergebracht ist/sind. Die Betätigung des Ventilschiebers
erfolgt hier vorgesteuert, indem zwei Steuerkammern 2a und 2b mit
einem Steuerdruck beaufschlagbar sind. Der Steuerdruck wird von
einer Vorsteuerventileinheit 3 erzeugt, welche mit einem – hier nicht
weiter dargestellten – elektromagnetischen Vorsteuerventil
ausgestattet ist. Da das Prinzip einer Vorsteuerung von Mehrwegeventilen
allgemein bekannt ist, braucht an dieser Stelle hierauf nicht näher eingegangen
zu werden. Zwischen der Hauptventileinheit 1 und der Vorsteuerventileinheit 3 ist
eine Handhilfsbetätigungseinheit 4 angeordnet.
Die Handhilfsbetätigungseinheit 4 enthält einen
Handhilfsbetätigungsmechanismus,
welcher eine hilfsweise manuelle Schaltung des Mehrwegeventils ermöglicht,
falls die elektrische Ansteuerung ausgefallen ist oder – beispielsweise
zu Einrichtungszwecken – umgangen werden
soll. Der Handhilfsbetätigungsmechanismus ist über einen
stirnseitig einer Schaltwelle 5 angeordneten Schlitzschraubenkopf 6 betätigbar.
Der Schlitzschraubenkopf 6 ist von der oberen Schmalseite
des Mehrwegeventils her erreichbar und mittels eines Schraubendrehers
verstellbar.
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Gemäß 2 besteht die Handhilfsbetätigungseinheit
hier im Wesentlichen aus einem Gehäuse 7 mit einer Längsbohrung
zur Unterbringung der Schaltwelle 5. Die Schaltwelle 5 ist
nach Art einer Nockenwelle ausgebildet und weist zwei axial beabstandet
voneinander angeordnete außenradiale
Nockenabschnitte 8a, 8b auf. Die Nockenabschnitte 8a, 8b sind
durch flächige
Ausnehmungen aus der ansonsten rund profilierten Schaltwelle 5 gebildet.
Die Nockenabschnitte 8a und 8b wirken mit je einem
Betätigungsstößel 9a und 9b zu
dessen Axialverstellung zusammen. An dem dem Schlitzschraubenkopf 6 gegenüberliegenden
Ende der Schaltwelle 5 ist ein Selbstrückstellmechanismus 10 angeordnet.
Der Selbstrückstellmechanismus 10 umfasst
eine sich ortsfest zum des Gehäuses 7 abstützende Druckfeder 11,
die mit einem Einlaufsschrägen
aufweisenden Zentrierabschnitt 12 zusammenwirkt, ähnlich einer
Kugelschreibermechanik.
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Die 3a zeigt
die Handhilfsbetätigungseinheit 4 in
der unbetätigten
Ausgangsstellung 0, bei welcher beide Betätigungsstößel 9a sowie 9b sich
in der eingefahrenen Position befinden, in welche einer Betätigung der
Vorsteuerventileinheit 3 nicht erfolgt. Dementsprechend
gelangt weder Steuerdruck durch den Steuerdruckkanal 13 um
die Schaltwelle 5 herum in die Steuerkammer 2a;
noch gelangt Steuerdruck ausgehend vom Vorsteuerventil durch einen
zweiten Steuerdruckkanal 14 um die Schaltwelle 5 herum
in die – hier
nicht weiter dargestellte – zweite
Steuerkammer 2b.
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Die 2b stellt
die Handhilfsbetätigungseinheit 4 in
der Schaltstellung 12 dar, in welcher einer der beiden – hier der
obere – Betätigungsstößel 9a sich
in der ausgefahrenen Position befindet, wogegen der andere Betätigungsstößel 9b eingefahren
ist. In dieser Schaltstellung erfolgt eine Beaufschlagung der – hier nicht
weiter dargestellten – Steuerkammer 2b mit
Steuerdruck. Die andere Steuerkammer 2a bleibt entlüftet.
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Die 3c stellt
die Handhilfsbetätigungseinheit 4 in
der weiteren Schaltstellung 12+14 dar, in welcher
beide Steuerkammern 2a und 2b gemeinsam mit Steuerdruck
beaufschlagt sind.
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Aus der 4 gehen sämtliche mit dem erfindungsgemäßen Handhilfsbetätigungsmechanismus
einstellbaren Schaltstellungen 0, 12, 14, 12+14, 14+12 hervor.
Diese Schaltstellungen sind mit dem Schlitzschraubenkopf unter Zuhilfenahme
eines Schraubendrehers einstellbar. Die Schaltwelle gelangt ausgehend
von der mittigen Ausgangsstellung 0 durch Winkelverstellung
nach einer Seite hin in die Ausgangsstellung 12. Durch
Winkelverstellung nach der anderen Seite hin ist die Schaltstellung 14 einnehmbar.
Durch eine weitere Winkelverstellung jenseits der Schaltstellung 12 oder 14 wird
die weitere Schaltstellung 12+14 beziehungsweise 14+12 erreicht,
in welchen beide Steuerkammern 2a und 2b gemeinsam mit
einem Steuerdruck beaufschlagt werden.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf
das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel.
Es sind vielmehr im Rahmen der unterschiedlichen Ventilfunktionen
liegende Änderungen
denkbar, welche von der erfindungsgemäßen Lehre Gebrauch machen.
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- 1
- Hauptventileinheit
- 2
- Steuerkammer
- 3
- Vorsteuerventileinheit
- 4
- Handhilfsbetätigungseinheit
- 5
- Schaltwelle
- 6
- Schlitzschraubenkopf
- 7
- Gehäuse
- 8
- Nockenabschnitt
- 9
- Betätigungsstößel
- 10
- Selbstrückstellmechanismus
- 11
- Druckfeder
- 12
- Zentrierabschnitt
- 13
- erster
Steuerdruckkanal
- 14
- zweiter
Steuerdruckkanal