DE2319114B2

DE2319114B2 - Durchflussrichtventil

Info

Publication number: DE2319114B2
Application number: DE19732319114
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-04-17
Filing date: 1973-04-16
Publication date: 1976-04-29
Also published as: JPS49832A; US3884266A; FR2180789B1; FR2180789A1; GB1424219A; DE2319114A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Durchflußrichtventil mit tinem Ventilgehäuse, das eine im wesentlichen zylindrilche Ventilkammer aufweist, mit einer Anzahl von Durchflußkanälen, die miteinander nur durch die Sitzflieder und mit der Kammer über Durchflußöffnungen Verbunden sind, mit Ventilsitzen, die von in einer Reihe koaxial angeordneten elastischen Ventilsitzgliedern gefcildet sind, in der Kammer parallel zur Achse der Kammer angeordnet sind und jeweils eine ringförmige Wandung aufweisen, die mit der inneren Oberfläche des Ventilgehäuses in Kontakt steht, und mit einem •xial verschiebbar gelagerten Ventilsteuerkörper, der koaxial mit den Ventilsitzen angeordnet ist und eine Stange und mehrere Ventilverschlußteile aufweist, die «η der Stange befestigt sind und sich zwischen den Ventilsitzen befinden.

Ein derartiges Durchflußrichtventil ist aus der DT-OS 17 75 752 (F i g. 6) bekannt. Bei diesem bekannlen Durchflußrichtventil sind die Ventilsitze durch ela-Itische Ventilsitzkörper von unterschiedlicher Gestalt gebildet, deren Herstellung aufwendig und deren Zusammenbau mit einem Ventilstellglied schwierig ist. Darüber hinaus ist es aus der DT-OS 15 00 539 (Fig. 8) bekannt, den Ventilsitzkörper aus einzelnen unelastischen Venlilsitzgliedern zusammenzusetzen, an deren Außenseiten sich Ringnuten für Abdichtringe befinden. Ein sicheres Schließen des Ventils kann bei diesem Ventil nur durch sehr geringe Toleranzen oder dadurch erreicht werden, daß zusätzlich zwischen den Ventilsitzen und dem Ventilstellglied elastische Ringe angeordnet werden, wie sie aus der DL-PS 41 658 bekannt sind.

O-Ringe bewirken einen sehr hohen Reibungswider stand zwischen dem Steuerko'ben und der Hülse einer seits und dem O-Ring andererseits, und deswegen muC der Steuerkolben mit einer Stellkraft verstellt werden die größer als der Reibungswiderstand ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein in Konstruktion unc Herstellung einfaches und leicht zusammenbaubar; Durchflußrichtventil zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge löst, daß die Ventilsitzglieder zur Bildung der Durchlas se an ihren Endflächen Nuten aufweisen und derari paarweise aneinanderlegbar sind, daß je zwei mit gleichen Nuten versehene Endflächen aneinanderliegen.

Ein derartiges Ventil ist in der Konstruktion und dei Herstellung der wenigen Teile sehr einfach und damii preiswert. Es wird ein hoher Abdichtungsgrad ohne zusätzliche Dichtringe erzielt, und es können durch die einzelnen bausteinähnlichen Ventilsitzglieder verschieden große und verschiedenartige Ventile zusammengesetzt werden. Das erfindungsgemäße Ventil ist zuverlässig im Betrieb und weist eine große Lebensdauer auf. Als besonders vorteilhaft wird angesehen, wenn alle Ventilsitzglieder untereinander die gleiche Form aufweisen.

Der Ventilsteuerkörper kann zylindrische Ventilverschlußteiie aufweisen, die kugelförmige oder konische Kontaktflächen an ihrem Umfang aufweisen.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind

F i g. 1 eine vereinfachte Darstellung eines hubmagnetverstellbaren Durchflußrichtventils.

F i g. 2 ein Schnitt durch das Ventil an der Linie H-Il in Fig. 1,

F i g 3 ein axialer Schnitt durch das Ventil an der Linie IM-IIi der F i g. 2, in dem im einzelnen der Hauptteil des Ventils gezeigt ist, obgleich alle Durchgänge aus Darstellungsgründen in derselben Ebene gezeigt sind,

F i g. 4 ein Schaubild eines Ventilsitzglieds, wie es in F i g. 3 gezeigt ist,

F i g. 5 eine Einzelheit aus F i g. 3, die ein Ventilverschlußteil und Ventilsitzglieder zeigt,

F i g. 6 und 7 weitere Ausführungsbeispiele des Ventilverschlußteils und des Sitzglieds.

Ein Durchflußrichtventil 10, das in F i g. 1 gezeigt ist ist ein Vierwegeventil mit zwei Betriebsstellungen. Dieses Ventil 10 wird durch den Hubmagneten 11 betätigt. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 und 2 weist das Ventil 10 ein zylinderförmiges Ventilgehäuse 12 mil einer zylindrischen Kammer 13 und Kanälen 14 bis 18 auf, die mit der Kammer 13 verbunden sind. Der Kanal 14 wird als Druckkanal verwendet und ist mit einer Druckluftquelle verbunden. Die Kanäle 15 und 16 werden als erster und zweiter Versorgungskanal verwendet und sind beispielsweise mit einem pneumatischer doppeltwirkenden Zylinder verbunden. Die Kanäle 17 und 18 sind Abflußkanäle und gehen durch eine gemeinsame Öffnung 19 zur Atmosphäre. Diese Kanäle 14 bis 18 sind mit der Kammer 13 über Durchflußöffnungen 14a bis 18a verbunden. Die Durchflußöffnunger 14a bis 18a befinden sich an der Oberfläche der Kammer 13, nämlich an der Innenseite des Ventilgehäuses 12, und zwar in der folgenden Anordnung. Wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, sind die Durchflußöffnungen 14ί bis 18a so angeordnet, daß Raum zwischen den fünl waagerechten Ebenen vorhanden ist, die jeweils durch die Mitte einer der Durchflußöffnungen 14a bis 18a ge

hen und die alle rechtwinklig zur Achse 13a der Kammer 13 liegen. Die Mitte der öffnung 14 liegt in der Vlittelebene der fünf Ebenen. Die Mitten der Öffnungen 17a und 18a liegen in der obersten bzw. untersten Ebene, und die Mitten der Öffnungen 15i und 16a liegen in den Ebenen zwischen der riitileren und der obersten bzw. zwischen der mittleren und der untersten Ebene. Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist, liegen ferner die Mitten der Durchflußöffnungen 14a, 17a, 18a in einer vertikalen Ebene, die durch die Achse 13a geht, und die Mitten der Durchflußöffnungen 15a und 16a liegen in einer anderen vertikalen Ebene, die durch die Achse 13a geht und rechtwinklig zur ersten vertikalen Ebene liegt.

Wie im einzelnen in Fig.3 gezeigt ist, weist das Ventil 10 einen Ventilsteuerkörper 20, zwei Paare Sitzglieder 23a, 236, 24a, 246 und ein Paar Lagerstücke 25 auf, um den Ventilsteuerkörper 20 zu lagern. Alle diese Teile sind koaxial in der Kammer 13 angeordnet. Der Ventilsteuerkörper 20 weist eine Stange 21 und zwei kugelförmige Ventilverschlußteile 22a und 226 aus Stahl auf, die im axialen Abstand angeordnet sind und mit der Stange 21 zur Bewegung damit verbunden sind.

Das Ventilsitzglied 23a, 236, 24a und 246 hat jeweils die gleiche Form wie alle anderen Venlilsitzglieder, wie das in F i g. 4 gezeigt ist, und sie bestehen aus einem elastischen und selbstschmierenden Material, mit Schmiermittel versetztem Gummi od. dgl. Jedes Sitzglied hat eine ringförmige Wandpartie 26 und eine kreisrunde Kontaktkante 27, die an der Innenseite der Wandpartie 26 vorgesehen ist, wie das im einzelnen aus F i g. 5 zu ersehen ist. Gemäß der Darstellung in F i g. 4 ist das Sitzglied ferner mit einer halbzylindrischen Nut 34 an jeder Endfläche versehen, die sich radial erstreckt, ferner mit einem Vorsprung 32 und einem Loch 33. Die beiden Nuten 34 jedes Sitzglieds sind so angeordnet, daß die durch ihre jeweiligen Mitten gehenden vertikalen Ebenen um 90° gegeneinander versetzt sind. Der Vorsprung 32 und das Loch 33 jeder Endfläche sind so angeordnet, daß eine durch die Mitten der beiden gehenden Linie im rechten Winkel zur Achse der Sitzglieder sowie zur betreffenden Nut 34 liegt.

Die Lagerstücke 25 sind aus dem vorstehend beschriebenen elastischen und selbstschmierenden Material gefertigt, und jedes weist eine ringförmige Wandpartie 28 und eine ringförmige flexible Partie 29 auf, wie das in F i g. 3 gezeigt ist. Jedes Lagerstück 25 ist ferner an einer Endfläche mit einer Nut, einem Vorsprung und einem Loch versehen, die der Nut 34, dem Vorsprung 32 und dem Loch 33 des Sitzgliedes entsprechen.

In F i g. 3 sind die Sitzglieder 23a, 236, 24a, 246 in einer Reihe zwischen den Lagerstücken 25 in einer solchen Art und Weise angeordnet, daß die Sitzglieder in ihrer Orientierung axial umgedreht sind, und zwar das eine um das andere, um in zwei Paaren angeordnet zu sein. Diese Sitzglieder und Lagerstücke sind durch einen Deckel 30 festgehalten, der durch Schrauben 31 od. dgl. mit dem Ventilgehäuse 12 verbunden ist. In dieser Anordnung werden zwei angrenzende Nuten 34 der Sitzglieder und Lagerstücke in eine Flucht gebracht, um zylindrische öffnungen 146 bis 176 zu bilden, die mit den Durchflußöffnungen 14a bis 17a verbunden sind. In F i g. 3 sind die Durchgänge und die Durchflußöffnungen 15, 16 und 156, 166 jeweils in einer Ebene zeigt. Die Ausrichtung der Nuten 34 läßt sich leicht dadurch erreichen, daß die Vorsprünge 32 der angrenzenden Glieder in die Löcher 33 eingeführt werden.

Die Sitzgiieder und Lagerstucke sind vorzugsweise einer axialen Kompression unterzogen, die durch den Deckel 30 und die Bodenpartie 12a des Ventilgehäuses 12 hervorgerufen wird, zwischen denen eine Einspannupg erfolgt. Diese Teile, die aus elastischem Material gefertigt sind, werden also sowohl in axialer als auch in radialer Richtung leicht verformt, und diese Verformungen bringen sie in engen Kontakt an ihren peripheren Flächen mit der Innenseite des Ventilgehäuses 12. Die Durchgänge 14 bis 18 sind also nur durch die Sitzglieder miteinander verbunden.

Die Stange 21 des Veniilsteuerkörpers 20 wird durch die flexiblen Partien 29 der Lagerstücke gelagert. Die flexiblen Partien 29 stehen im engen Kontakt mit der Stange 21. und sie ermöglichen ein axiales Gleiten der Stange 21. Ferner wird die flexible Partie 29 radial verlagert, wenn eine radiale Kraft auf die Stange 21 einwirkt, und damit kann die Stange 21 frei in radialer Richtung verlagert werden. Das obere Ende der Stange 21 erstreckt sich durch eine öffnung 35 des Deckels 30. Dieses obere Ende ist mit Gewinde versehen und wird in einen Anker (nicht dargestellt) des Hubmagneten 11 eingeschraubt. Das untere Ende der Stange 21 erstreckt sich in eine Öffnung 36 in der Bodenpartie des Ventilgehäuses 12. Die Durchmesser der Öffnungen 35 und 36 sind gleich und größer als der Durchmesser der Stange 21, so daß die Stange 21 frei in radialer Richtung verlagert werden kann.

Das Veniilverschlußteil 22a ist zwischen dem Sitzglied 23a und dem Sitzglied 236 angeordnet, und das Ventilverschlußteil 23a sitzt zwischen dem Sitzglied 24a und dem Sitzglied 246. Der Durchmesser der Ventilverschlußteile 22a, 226 ist etwas größer als der der Kontaktkante 27 des betreffenden Sitzglieds. Der axiale Abstand zwischen den Mitten der Ventilverschlußteile 22a, 226 ist gleich dem Abstand in Achsrichtung der Stange zwischen den Kontakträndern 27 des oberen Sitzglieds 23a, 24a und dem unteren Sitzglied 236, 246 jedes Paares. Deshalb können beide Ventilstücke 22a, 226 gleichzeitig in Kontakt abwechselnd mit den oberen und unteren Sitzgliedern gebracht werden. Der Abstand zwischen den extremen oberen und unteren Positionen des Ventiisteucrkörpers 20 ist der »Ventiihub«.

Das Ventil arbeitet wie folgt. In F i g. 3 wird angenommen, daß der Hubmagnet 11 nicht erregt ist und der Ventilsteuerkörper 20 durch eine Rückstellfeder im Hubmagneten 11 in der extremen unteren Position gehalten wird. In dieser Position sind die unteren Sitzglieder 236 und 246 jedes Paares luftdicht abgeschlossen, und die oberen Sitzglieder 23a und 24a sind geöffnet. Der Druckkanal 14 ist also mit dem Versorgungskanal 16 über das Sitzglied 24a verbunden, und der Versorgungskanal 15 ist mit dem Abflußkanal 17 verbunden Wenn der Hubmagnet 11 erregt wird, wandert der Ventilsteuerkörper 20 nach oben und wird in seiner extremen oberen Position gehalten. In dieser Positior sind die oberen Sitze 23a und 24a jedes Paars luftdichi abgeschlossen, und die unteren Sitze 236 und 246 jede; Paars sind offen. Damit ist der Druckkanal 14 mit derr Versorgungskanal 15 über den Sitz 236 verbunden, unc der Versorgungskanal 16 ist mit dem Abflußkanal H verbunden.

Das erfindungsgemäße Ventil besteht also aus weni gen Arten einzelner vereinheitlichter Teile, besonder aus Sitzgliedern, die aus dem elastischen und selbst schmierenden Material geformt sind. Deshalb kann da Ventil in seinem Aufbau vereinfacht werden. Ferne können die Gesamtkosten im Vergleich zu bekanntei

Ausführungen verringert werden.

Gemäß der Darstellung in F i g. 5 gelangt das Ventilstück 22a (oder 226) in Kontakt mit der Kontaktkante 27 des Sitzglieds. Dieser Kontakt ist zuverlässig, und er ist außerdem im wesentlichen gleichförmig über die gesamte Länge hinweg, und zwar wegen der Elastizität der Kontaktkante 27, selbst wenn relativ große Fertigungsfehler in den Abmessungen des Ventilvcrschlußteils des Sitzglieds auftreten. Wenn die Achsen des Sitzglieds und des Veniilverschlußteils nicht in einer Flucht liegen, wird nur ein Teil der Kontaktkante durch das Ventilstück verformt, so daß der verformte Teil eine elastische Reaktionskraft auf die Achse des Ventilslücks ausübt. In diesem Falle wird die Stange 21, die von den flexiblen Partien der Lagerstücke 25 gelagert wird, radial in eine ausgewogene neutrale Position versetzt, um zu bewirken, daß das Ventilverschlußteil und die Kontaktkante in einen engen Kontakt über die gesamte Kontaktkante hinweg kommen. Wenn ferner Fremdkörper, beispielsweise kleine Metallstücke, die vom Luftstrom mitgeführt werden, zwischen dem Ventilstück und der Kontaktkante eingefangen werden, werden nur begrenzte Partien elastisch verformt. Deshalb werden weder das Ventilverschlußteil noch die Kontaktkanle beschädigt, und der Dichteffekt wird für eine lange Zeitdauer aufrechterhalten.

Der Ventilsteuerkörper ist axial kräftekompensiert.

Dieser kompensierte Ventilsteuerkörper kann durcl eine kleine Stellkraft verstellt werden, also durch Vorrichtungen mit geringer Leistung.

Das Sitzglied und das Ventilverschlußteil könnet Formen haben, wie sie in F i g. 6 und 7 gezeigt sine Gemäß F i g. 6 ist ein Ventilverschlußteil 54 im wesenl liehen zylindrisch ausgebildet und hat zwei gekrümmt. Kontaktflächen 46. Ein Sitzglied 47 hat eine koniscln Kontaktfläche 48. Gemäß Fig. 7 ist ein Ventilver

ίο schlußteil 50 ebenfalls im wesentlichen zylindrisch aus gebildet, es hat aber zwei konische Kontaktflächen 51 Ein Sitzglied 52 hat eine kreisrunde Kontaktkantc 5.' ähnlich der Kontaktkante 27, die zuvor dargestellt unc beschrieben worden ist.

Gegenüber einem z.B. der Fig.8 der DT-O.¹· 15 00 539 entsprechenden Schieberbentil weist das er findungsgemäße Ventil noch folgende Vorteile auf:

Der Ventilhub ist sehr kurz, und damit ist es möglich die Durchflußrichtung schnell zu steuern. Das Ventilverschlußteil gleitet dem Sitzglied gegenüber nicht, unc deshalb sind Defekte wie »Fressen« oder »Heißlaufen< < nicht möglich.

Die elastischen Sitzglieder machen O-Ringe od. dgl überflüssig, um eine luftdichte Abdichtung mit dem Ventilgehäuse zu erreichen, und sie können außerdem relativ große Fertigungstoleranzen haben. Dadurch wird das Ventil einfacher, kleiner und billiger.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 23

1. Durchflußrichtventil mit einem Ventilgehäuse, das eine im wesentlichen zylindrische Ventilkammer aufweist, mit einer Anzahl von Durchflußkanälen, die miteinander nur durch die Sitzglieder und mit der Kammer über Durchflußöffnungen verbunden sind, mit Ventilsitzen, die von in einer Reihe koaxial angeordneten elastischen Ventüsitzgliedern gebildet sind, in der Kammer parallel zur Achse der Kammer angeordnet sind und jeweils eine ringförmige Wandung aufweisen, die mit der inneren Oberfläche des Ventilgehäuses in Kontakt steht, und mit einem axial verschiebbir gelagerten Ventilsteuerkörper, der koaxial mit den Ventilsitzen angeordnet ist und eine Stange und mehrere Ventilverschlußteile aufweist, die an der Stange befestigt sind und sich zwischen den Ventilsitzen befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitzglieder (23a, 230, 24a, 246) zur Bildung der Durchlässe (146,156,166,17b, 186) an ihren Endflächen Nuten (34) aufweisen und derart paarweise aneinanderlegbar sind, daß je zwei mit gleichen Nuten (34) versehene Endflächen aneinanderliegen.

2. Durchflußrichtventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitzglieder (1) untereinander die gleiche Form aufweisen.

3. Durchflußrichtventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsteuerkörper (20) zylindrische Ventilverschlußteile (45, 50) aufweist, die kugelförmige oder konische Kontaktflächen (46,51) an ihrem Umfang aufweisen.