DE2329068A1 - Mehrwegeventil - Google Patents

Description

I.Juni 1973 D 4634 - real

Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll, Esslingen/i<

Me hrw e g e ve nt i 1

Die Erfindung betrifft ein kehrwegeventil mit einem in einer zentralen Bohrung im Gehäuse axial verstellbaren Schieber als Verschlußglied, dem eine Steuermembran an jedem axialen Ende zugeordnet ist, welche die bewegliche <Vand eines mit der Steuerleitung in Verbindung stehenden Steuerraumes an der der zentralen Bohrung abgewandten Seite der Membran bildet und auf diese Weise vom Steuerdruck beaufschlagbar ist, und der im Bereich seiner beiden axialen -^nden innerhalb der ihn enthaltenden Bohrung mit Hilfe von mit ihrem Aussenumfang am Gehäuse und mit ihrem

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zentralen Bereich am Schieber befestigten, von der Mitte des Schiebers aus gesehen den jeweiligen Steuermembranen vorgeschalteten Halterungsmembranen schwebend aufgehängt ist, die so ausgebildet sind, daß sie den Schieber in den beiden Endstellungen feststellen und sich aus der einen Endstellung in die andere Endstellung unter Einfluß des Steuerdruckes schnappend überstellen, wobei die zentrale Bohrung im Ventilgehäuse bei "n" vom Ventil zu steuernden Wegen "n-1" den Schieber in koaxialer Anordnung uncer Freilassung eines Spiels umgebende Tellerventilsitze besitzt, denen zugeordnet sind entweder "n-2" am Schieber angebrachte Dichtungsringe, von denen einer als Doppelsitzverschlußstück ausgebildet ist, oder aber "n-1" Dichtungsringe, wenn alle Dichtungsringe als Einfachsitzverschlußstück ausgebildet sind.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Schnappfunktion der Kalterungsmembranen beim schanppenden Überstellen von der einen Endstellung in die andere i-ndstellung durch besondere Maßnahmen zu unterstützen mit dem Ziel, ein härteres und exakteres Umschnappen des Schiebers aus der einen in die andere Endstellung zu erreichen.

Zu dem obengenannten Zweck ist gemäß der Erfindung bei der neuen Anordnung vorgesehen, daß etee den aus Gummi oder Kunststoffmaterial mit gummielastischen Eigenschaften

I»

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hergestellten Halterungsmeicbranen Jeweils eine sich ebenfalls aus der einen Endstellung in die andere ^ndstellung schnappend überstellende und hierbei die Schnappwirkung der Halterungsmembran unterstützende Metallmembran oder Membran aus einem anderen Material mit guten Federungseigenschaften zugeordnet ist. Die Metallmembran kann hier-r bei z.B. eine Aussenrandpartie zur Herstellung der Verbindung reit dem Ventilgehäuse und eine zentrale Partie besitzen, mit deren Hilfe sie mittelbar oder unmittelbar mit dem Schieber verbunden werden kann und die mit der Aussenrandpartie über mehrere radial verlaufende Arme oder Stege verbunden ist. Die Metallmembran kann hierbei z.B. in Richtung vom axialen ^nde dea Schiebers her gesehen der Halterungsmembran vorgeschaltet sein, sie kann jedoch z.B. auch in dichtung vom axialen Ende des Schiebers her gesehen der Halterungsmembran nachgeschaltet sein.

Die erfindungsgemäße Anordnung bringt den Vorteil mit sich, daß die Metallmembran die Schnappfunktion der Halterungsmembran zusätzlich unterstützt und dadurch ein härteres und exakteres Schnappen des Umsteuerkolbens in die gewünschte Arbeitsstellung garantiert. Bei alledem ist der Aufbau einfach, die Herstellungskosten übersteigen praktisch nicht oder nur unwesentlich die bei Verwendung von einfachen Halterungsmembranen vorhandenen Kosten. Schließlich ergibt sich noch der weitere Vorteil, daß die erfindungsgemäße

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Anordnung die Abhängigkeit von Temperaturschwankungen im Gehäuse und vom Material der Halterungsmembranen geringer macht wenn nicht ganz ausschließt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht in Teildarstellung,

Fig. 2 eine Variante zu der Anordnung nach Fig. 1 in derselben Darstellungsweise,

Fig. 3 eine Einzelheit der Anordnung nach Fig. 1 bzw. 2 in Vorderansicht,

Fig. 4 die Anordnung nach Fig. 3 in einer Seitenansicht,

Fig. 5 eine weitere Einzelheit der Anordnung nach Fig. 3 wiederum in Vorderansicht und

Fig. 6,7,8 und 9

weitere Varianten der Einzelheit nach Fig. 4 bzw. 5 jeweils in Vorderansicht.

Das erfindungsgemäße Mehrwegeventil besitzt Halterungs-

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membranen 1 an beiden Enden des Verschlußgliedes 2, das als Schieber ausgebildet ist, die dazu dienen, dieses Verschlußglied bzw. diesen Schieber innerhalb seiner es enthaltenden zentralen Bohrung 3 schwebend aufzuhängen, so daß es reibungslos hin und her gleiten kann. Die beiden iialterungsmembrane sind mit ihrem Aussenumfang am Gehäuse und mit ihrem zentralen Bereich am Verschlußglied bzw. Schieber befestigt. Ausserdem haben sie die Aufgabe, die zentrale Bohrung 3 an den axialen i^nden abzuschließen. Es sind noch weitere Steuerungsmembranen 4 vorgesehen, die den Halterungsmembranen zu den axialen Enden des Gehäuses vorgeschaltet sind und die dazu dienen, den Schieber unter Einwirkung eines Steuerdruckes zu steuern und zu betätigen. Diese Steuermembranen 4 bilden die bewegliche /(/and eines mit der jeweiligen Steuerleitung 5 in Verbindung stehenden Steuerraumes 6 jeweils an der der zentralen Bohrung abgewandten Seite der Membran. Die Halterungsmembran erfüllt hierbei ausser der oben bereits erwähnten Funktion auch noch die Aufgabe eines Schnappgliedes, mit dessen Hilfe der Schieber so schwebend aufgehängt ist, daß er in den beiden Endstellungen festgestellt wird und sich aus der einen Endstellung in die andere -^ndstellung unter Einfluß des Steuerdruckes schnappend überstellt. Im übrigen ist die zentrale Bohrung im Ventilgehäuse bei "n" vom Ventil zu steue^ßeden Wegen mit "n-1" den Schieber in koaxialer Anordnung unter Freilassung eines SpielB umgebenden

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Tellerventilsitzen versehen, denen zugeordnet sind entweder "n-1" am Schieber angebrachte Dichtungsringe, von denen einer als Doppelsitzverschlußstück ausgebildet ist, oder aber ^Mn-1" Dichtungsringe, wenn alle Dichtungsringe als Einfachsitzverschlußstücke ausgebildet sind. Dieser Teil des Aufbaus des hier in Frage stehenden Mehrwegeventils ist ebenso wie die Gesamtfunktion dieses Ventils bekannt und in verschiedenen Patentanmeldungen der Anmelderin beschrieben. So z.B. soll hier die Patentanmeldung P 2125174.1-12 genannt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist zur Verbesserung des Schnappeffektes im Sinne eines härteren und exakteren Umschnappens vorgesehen, daß den Halterungsmembranen, die üblicherweise aus Gummi oder Kunststoffmaterial mit gummielastischen Eigenschaften hergestellt sind, jeweils eine eich ebenfalls aus der einen Endstellung in die andere Endstellung schnappend überstellende und hierbei die Schnappwirkung der ^alterungsmembran unterstützende Zusatzmembran 7, 8 zugeordnet ist, die aus Metall oder aus einem anderen Material mit guten Federungseigenschaften besteht. Solche Membranen, wie sie in eingebautem Zustand in Fig. 1 und 2 der Zeichnung gezeigt sind, können aus Stahl oder aus Beryllium-Bronze bestehen. Diese Metallmembranen usw. können so ausgebildet sein, daß sie eine Aussenrandpartie 7a bzw.

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8a zur Herstellung der Verbindung mit dem Ventilgehäuse 9 und eine zentrale Partie 7b, 8b besitzen, die mittelbar oder unmittelbar mit dem Schieber 2 verbunden ist und die mit der Aussenrandpartie über mehrere radial verlaufende Arme oder Stege verbunden ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die Metallmembran in Richtung vom axialen Ende des Schiebers aus gesehen, also etwa von der Stelle 10 aus gesehen, der Halterungsmembran 1 nachgeschaltet. In diesem Falle steht die Metallmembran über einen wesentlichen Teil ihrer radialen Erstreckung in Berührung mit der Halterungsmembran, mit ihrer zentralen Partie 7b ist sie am Schieber befestigt, mit ihrer Aussenrandpartie 7a ist sie am Ventilgehäuse eingespannt. Die Verbindung zwischen dem Schieber

aus Metall/
und der Zusatzmembran/oder aus einem Material mit guten Federungseigenschaften ist hierbei so getroffen, daß die zentrale nabenartige Partie 7b der Zusatzmembran in die am Schieber befestigte Partie 11 der Halterungsmembran 1, die gleichzeitig als Dichtungsring dient, einvulkanisiert ist. Die Stege und Ame der Zusatzmembran liegen an der Halterung smembr an an* wie aus Fig. 1 zu erkennen ist. Die Anordnung kann, jedoch wie bei einem nicht weiter gezeigten Ausführungsbeispiel auch so getroffen sein, daß auch bei der Halterungsmembran vorgeschalteter Zusatzmembran diese Membran in axialer Sichtung gesehen in Abstand von der Halte rung smembr an angeordnet ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Metallmembran 8 in Richtung vom axialen Ende

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des Schiebers her gesehen (Partie 12) der Halterungsmerabran vorgeschaltet, sie ist hierbei in axialer Richtung gesehen in Abstand von der Halterungsmembran angeordnet und mit ihrer zentralen nabenartigen Partie 8b am Schieber befestigt und mit ihrer Aussenrandpartie 8a am Ventilgehäuse eingespannt.

Für die Zusatzmembran aus Metall oder einem Material mit guten Federungseigenschaften gibt es eine ganze Reihe von Variationsmöglichkeiten. In allen Fällen ist die zentrale Partie nabenartig ausgebildet, wobei sie aus einem geschlossenen Ring oder einer entsprechenden Buchse besteht. Die Aussenrandpartie kann aus einem geschlossenen Ring bestehen oder aber aus mehreren miteinander nicht diiäct in Verbindung stehenden Abschnitten oder Segmenten eines Rings zusammengesetzt sein. Hierbei ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß die Abschnitte oder Segmente Teil eines gemeinsamen Ringes sind, der konzentrisch zur zentralen Partie verläuft. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die nabenartige zentrale Partie 13, die mit ihrer Bohrung 14 den Schieber umfaßt, mit der aus einem geschlossenen Ring bestehenden Aussenrandpartie 15 über vier radial verlaufende, in gleichmäßigen Abständen aufeinanderfolgende Stege oder Arme 16, 17, 18, 19 verbunden. Fig. 4 zeigt diese Membran in Seitenansicht. Es ist zu erkennen, daß die Membran eine gewisse Vorspannung besitzt, was durch die gewölbte Form

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in der Seitenansicht kenntlich gemacht wird. Hierbei ist der Abstand "a" zwischen den diametral einander gegenüberliegenden Stellen al und a2 am Umfang der Feder kleiner als der Abstand A an den beiden Einspannstellen im Ventilgehäuse. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist die nabenartige zentrale Partie 2o mit der wiederum aus einem geschlossenen Hing bestehenden Aussenrandpartie 21 über drei radial verlaufende Stege 22, 23, 24 verbunden, die in gleichmassigen Abständen aufeinanderfolgen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist die nebenartige zentrale Partie 25 mit der _aus mehreren Abschnitten oder Segmenten 26, 27, 28 bestehenden Aussenrandpartie über mehrere, z.B. drei radial verlaufende in gleichmässigen Abständen aufeinanderfolgende Stege 29, 3o, 31 verbunden, die jeweils einzeln einem Abschnitt oder Segment zugeordnet sind, üs ist zu erkennen, daß hier zwei Federschenkel fast quer zur Walzrichtung verlaufen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist wie bei den Ausführungsformen nach Fig.8 und 9 die nabenartige zentrale Partie 32 bzw. 33 bzw. 3^ mit der aus mehreren Abschnitten oder Segmenten bestehenden Aussenrandpartie 35, 36, 37, 38, 39, ^o über mehrere, vorzugsweise zwei Paare von radial oder annähernd radial verlaufenden Stegen oder Armen 41a, 41b, 42a, 42b, 43a, 43b, 44a, 44b, 45a, 45b, 46a, 46b verbunden. Diese Stege oder Arme eines Paares können parallel zueinander verlaufen, sie können jedoch auch leicht schräg zueinander, nämlich von aussen nach innen aufeinander zu verlaufen. Bei diesen Ausführungsformen

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verlaufen die Stege oder Arme annähernd in Walzrichtung oder nur wenig schräg hierzu, was festigkeitsmässig besonders günstig ist.

Die oben beschriebene zusätzliche Schnappfeder übt keine Dichtfunktion aus, sie hat lediglich die Aufgabe, das schnappende Verhalten der Halterungsmembran zu unterstützen, den Schnappeffekt härter und präziser zu machen. Es ergibt sich hierbei insbesondere eine genauere Positionierung in der Endlage, ein schnelleres Umschnappen und somit eine kürzere Ansprechzeit, eine geringe Empfindlichkeit gegen Umwelteinflüsse, sowie ein härteres Speicherverhalten.

Bei der Variante nach Fig. 2 nimmt man zur Befestigung der Zusatzmembran einen Sicherungsring 5o, an dem die Schnappfeder oder Zusatzmembran über die Unterlegscheibe 51 anliegt, wobei der Ring 50 natürlich an der nebenartigen zentrischen Partie der Schnappfeder anliegt. Der Schieber ist in diesem Falle im Bereich seines axialen Endes in anderer Weise ausgebildet.

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Claims (1)

1. Ansprüche

   1,) Mehrwegeventil mit einem in einer zentralen Bohrung im Gehäuse axial verstellbaren Schieber als Verschlußglied, dem eine Steuermembran an jedem axialen Ende zugeordnet ist, welche die bewegliche Wand eines mit der Steuerleitung in Verbindung stehenden Steuerraumes an der der zentralen Bohrung abgewandten Seite der Membran bildet und auf diese Weise vom Steuerdruck beaufschlagbar ist, und der im Bereich seiner beiden axialen Enden innerhalb der ihn enthaltenden Bohrung mit Hilfe von mit ihrem Außenumfang am Gehäuse und mit ihrem zentralen Bereich am Schieber befestigten, von der Mitte des Schiebers aus gesehen den jeweiligen Steuermembranen vorgeschalteten Halterungsmembranen schwebend aufgehängt ist, die so ausgebildet sind, daß sie den Schieber in den beiden Endstellungen feststellen und sich aus der einen Endstellung in die andere Endstellung unter Einfluß des Steuerdruckes schnappend überstellen, wobei die zentrale

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   Bohrung im Ventilgehäuse bei "η" vom Ventil zu steuernden Wegen "n-1" den Schieber in koaxialer Anordnung unter Freilassung eines Spiels umgebende Tellerventilsitze besitzt, denen zugeordnet sind entweder "n-2" am Schieber angebrachte Dichtungsringe, von denen einer als Doppelverschlußstück ausgebildet ist, oder aber "n-1" Dichtungsringe, wenn alle Dichtungsringe als Einfachsitzverschlußstücke ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß den aus Gummi oder Kunststoffmaterial mit gummielastischen ■tiigenschaften hergestellten Halterungsmembranen jeweils eine sich ebenfalls aus der einen Endstellung in die andere Endstellung schnappend überstellende und hierbei die Schnappwirkung der Halterungsmembran unterstützende

   die

   Metallmembran oder Membranous einem anderen Material mit guten Federungseigenschaften besteht, zugeordnet ist.

   2. Mehrwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmembran eine Aussenrandpartie zur Herstellung der Verbindung mit dem Ventilgehäuse und eine zentrale Partie besitzt, mit deren Hilfe sie mittelbar oder unmittelbar mit dem Schieber verbunden werden kann und die mit der Aussenrandpartie über mehrere radial verlaufende Arme oder Stege verbunden ist.

   3. Mehrwegeventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

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   daß die zentrale Partie nabenartig ausgebildet ist und aus einem geschlossenen Ring oder einer entsprechenden Buchse besteht.

   4. Mehrwegeventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussenrandpartie aus einem geschlossenen Ring besteht.

   5. i/iehrwegeventil nach ünspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussenrandpartie aus mehreren miteinander nicht direkt in Verbindung stehenden Abschnitten oder Segmenten eines Ringes besteht.

   6. ü-ehrwegeventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte oder oegmente Teil eines gemeinsamen Ringes sind, der konzentrisch zur zentralen Partie verläuft.

   7· ^ehrwegeventil nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die nabenartige zentrale Partie mit der aus einem geschlossenen Ring bestehenden Aussenrandpartie über mehrere, vorzugsweise drei oder vier radial verlaufende, in gleichmässigen Abständen aufeinanderfolgende Stege oder Arme verbunden ist.

   8. Lehrwegeventil nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die nabenartige zentrale

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   Partie mit der aus mehreren Abschnitten oder Segmenten eines Binges bestehenden Aussenrandpartie über mehrere, z.B. 2 oder 3 oder 4 radial verlaufende, in gleichmässigen Abständen aufeinanderfolgende Stege oder Arme verbunden ist, die jeweils einzeln einen Abschnitt oder Segment zugeordnet sind.

   9· Kehrwegeventil nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die nabenartige zentrale Partie mit der aus mehreren Abschnitten oder Segmenten bestehenden Aussenrandpartie über mehrere, vorzugsweise zwei Paare von radial oder annähernd radial verlaufende Stegen oder Armen verbunden ist, die jeweils paarweise einen Abschnitt oder Segment zugeordnet sind.

   10. ^ehrwegeventil nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stege oder Arme eines Paares parallel zueinander verlaufen.

   11. ^ehrwegeventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stege oder Arme eines Paares leicht schräg zueinander, nämlich von au ssen nach innen aufeinander zu verlaufen.

   12. Mehrwegeventil nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege oder Arme in WaIz-

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   - 15 richtung oder annähernd in Walzrichtung verlaufen.

   13· ^ehrwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmembran in dichtung vom axialen Ende des Schiebers her gesehen der Halterungsmembran vorgeschaltet ist.

   14. Mehrwegeventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich-

   Metall-

   net, daß die/Membran in axialer Richtung gesehen in Abstand von der Halterungsmembran angeordnet ist.

   15. iiiehrwegeventil nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmembran mit ihrer zentralen nabenartigen Partie am Schieber befestigt und mit ihrer Aussenrandpartie am Ventilgehäuse eingespannt ist.

   16. Mehrwegeventil nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmembran am Schieber mit Hilfe eines Sicherungsringes gehalten ist, an den die zentrale nabenartige Partie anliegt.

   17. Mehrwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmembran in Richtung vom axialen Ende des Schiebers her gesehen der Halterungsmembran nachgeschaltet ist.

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   18. Mehrwegeventil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmembran in axialer Richtung gesehen in Abstand von der Halterungsmembran angeordnet ist.

   19. Mehrwegeventil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmembran mit ihrer zentralen nabenartigen Partie am Schieber befestigt und mit ihrer Aussenrandpartie am Ventilgehäuse eingespannt ist.

   20. Mehrwegeventil nach Anspruch 1?» dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmembran über einen wesentlichen Teil ihrer radialen Erstreckung mit der Halterungsmembran in Berührung steht.

   21. Mehrwegeventil nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmembran mit ihrer zentralen nabenartigen Partie in die am Schieber befestigte Partie der Halterungsmembran einvulkanisiert und mit ihrer Aussenrandpartie am Ventilgehäuse eingespannt ist, während die Stege und Arme der Metallmembran an der Halterungsmembran anliegen,

   22. Mehrwegeventil nach Anspruch Ibis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmembran aus Bayllium-Bronze besteht.

   25. Mehrwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 2o, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmembran aus Stahl besteht.

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