DE2329068B2 - Mehrwege-Zweistellungsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mchrwcgc-Zweistellungsventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs I.

Ein Ventil der vorgenannten Art ist aus der DE-C)S 25 174 bekannt geworden; es zeichnet sich zwar *"> durch besonders leichtgängige Lagerung des Ventilschiebers aus, andererseits liegen jedoch die Dichtringe des Ventilschicbers, da die Membranen aus clastomerem Materir.i bestehen, an den gehäusefesten radialen Dichtflächen nur mit verhältnismäßig kleiner Kraft an. "⁾⁰ Die Rückstellkraft ist also klein, sofern man für die Membran nicht wesentlich steiferes Material wühlt, was jedoch große Stellkräftc zum Verlagern des Ventilschiebers zwischen seinen Arbeitsstellungen und lange Sehallzeitcn bedingen würde. Es ist auch schon aus der ">"> US-PS 27 12427 ein Ventil anderer Art bekannt geworden, bei dem zur Betätigung des Vcntilvcrschltißgliedes eine Meinbrananordnung nach Art eines bistabilen Membranstellmotors verwendet wird, die aus einer an ihrem Umfangsrand und im Zentrum lest ^b0 eingespannten Dichtmembran und aus einer an dieser anliegenden voll ausgebildeten .Scheibenfeder besteht, deren zentrale Partie mit der Dichtmembran zusammcngcspannl und somit ebenfalls fest eingespannt isi und keine Bewegungsfreiheit besitzt, während der *>'■> Umfangsrand der Scheibenfeder am Gehäuse leicht beweglich gehalten ist. Das Umstellen dor vorgenannten Mcnibrünunordnun^u erfolgt icweils d'H'i.'h t.'inrn an der entsprechenden Seile der Membran eingeleiteten Steuerdruck. Zwar ist bei dieser bekannten Anordnung ein Schallverhalten zu erwarten, das gegenüber demjenigen der Membrananordnung nach der DE-OS 21 25 !74 verbessert ist, jedoch besteht hier die Gefahr, daß die Scheibenfeder bei der bei Ventilen dieser AiI oft mit extrem hoher Frequenz erfolgenden Wechselbelastung bald bricht, weil bei solchen mit Tellerfedern vergleichbaren Scheibenfedern die Spannung am Rand der Innenbohrung wesentlich größer als am äußeren Umfangsrand ist und weil im vorliegenden Falle die Scheibenfeder gerade an der Innenbohrung, also in dem hohen Spannungen unterworfenen Bereich, fest eingespannt ist und praktisch keine Beweglichkeit besitzt.

Die vorliegende Erfindung hat sich demgegenüber die Aufgabe gestellt, nicht nur das Schaltverhalten der Membrananordnung im Sinne eines härteren und exakteren Schaltens zu verbessern, sondern auch die Unempfindlichkeil der Membrananordnung gegen die bei Ventilen der hier in Frage sichenden Art auftretenden Belastungen zu verbessern und somit ihre Lebensdauer zu erhöhen.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs I gelöst.

Die erfindungsgemäße Anordnung bringt den Vorteil eines ausgezeichneten Schnappverhaltens bei hoher Lebensdauer mit sich.

Im Verhältnis zu der Anordnung nach der DE-OS 21 25 174 wird dadurch, daß zusätzlich zu der aus elastomerem Material bestehenden biegesteifen Halterungsmembran eine parallel geschaltete Scheibenfeder vorgesehen ist. ein exaktes und präziseres Einfahren der Membrananordnung in die Endstellungen erreicht. Bei gleich großer Rückstellkraft wie bei einer Halterungsmembran ohne Scheibenfeder ergeben sich geringere .Stellkräfte und kürzere Schaltzeiten. Gegenüber der Anordnung nach der US-PS 27 12 427 ergibt sich dadurch, daß die Scheibenfeder am Umfangsrand eingespannt ist und in dem den weitaus größeren Spannungen ausgesetzten Inncnbercich Bewegungsfreiheit hat, eiiie höhere Lebensdauer, abgesehen davon, daß sich beim Erfindungsgegenstand wegen der an sich aus der GB-PS 7 10 774 bekannt gewordenen etwa sternförmigen Ausbildung der Scheibenfeder und deren Abschirmung nach außen durch die Halterungsmembran auch noch der Vorteil eines wesentlich regelmäßigeren .Spannungsverlaufs ergibt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbcispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fi g. I eine Anordnung gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht in Tcildarstcllung,

F i g. 2 eine Einzelheit der Anordnung nach F i g. I in Vorderansicht.

F i g. 3 die Anordnung nach F i g. 2 in einer Seitenansicht,

Fig. 4 eine Variante zu der Anordnung nach F i g. 2 wiederum in Vorderansicht und

F i g. 5, b, 7 und 8 weitere Varianten zu der Einzelheil nach F i g. 3 jeweils in Vorderansicht.

Das erfindungsgemäße Mehrwegeventil weist Halterungsmembranen 1 an beiden Enden des Ventilschiebers 2, die dazu dienen, diesen Schieber innerhalb der ihn enthaltenden zentralen Bohrung 3 schwebend aufzuhängen, so daß er reibungslos hin und her gleiten kann. Außerdem haben sie die Aufgabe, die zentrale Bohrung 3 an den axialen Enden abzuschließen. Die beiden H:il!ori.in^<imomhr;inpn sind mit ihrem Aiißenumfani;

am Gehäuse und mit ihrem zentralen Bereich am Schieber befestigt, sie erfüllen auch noch die Aufgabe eines Schnappgiiedes, mit dessen Hilfe der Schieber so schwebend aufgehängt ist, daß er in di:n beiden Endstellungen festgestellt wird und sich aus der einen ο Endstellung in die andere Endstellung unter Einfluß des Steuerdruckes schnappend überstellt. Es sind noch Steuerungsmembranen 4 vorgesehen, die den Hallcrungsmembranen zu den axialen Enden des Gehäuses hin vorgeschaltet sind und dazu dienen, den Schieber unter Einwirkung eines Steuerdruckes zu steuern und zu betätigen, und welche die bewegliche Wand eines mit der jeweiligen Steuerlenung 5 in Verbindung stehenden Steuerraumes 6 jeweils an der der zentralen Bohrung abgewandten Seite der Membran bilden. Die zentrale H Bohrung im Ventilgehäuse ist bei »n« vom Ventil zu steuernden Wegen mit »n — I« den Schieber in koaxialer Anordnung unter Freilassung eines Spiels umgebenden gehäusefesten Dichtflächen versehen, denen zugeordnet sind entweder »n — 2« am Schieber 2u angebrachte Dichtringe, von denen einer als Doppelsitzverschlußstück ausgebildet ist, oder aber »n — I« Dichtringe, wenn alle Dichtringe als Einfachsitzverschlußstücke ausgebildet sind. In solcher Weise ausgebildete Mehrweg-Zweistellungsventile sind z. B. in r> der DE-OS 21 25 174 beschrieben.

Zur Verbesserung des Schnappeffektes im Sinne eines härteren und exakteren Schaltverhallens ist vorgesehen, daß den Halterungsmembrancn, die üblicherweise aus Gummi oder Kuiiststoffmaterial mit w gumniielastischen Eigenschaften hergestellt sind, jeweils eine sich ebenfalls aus der einen Endstellung in die andere Endstellung schnappend überstellende und hierbei die Schnappwirkung der Haltcrungsmeinbran unterstützende Scheibenfeder 7 zugeordnet ist, die aus J5 Metall, /. B. Stahl oder Beryllium-Bronze, oder aus einem anderen Material mit guten Fcderungseigenschafien besteht. Diese Federscheiben können so ausgebildet sein, daß sie eine Außenrandpartie 7.7 zur Herstellung der Verbindung mit dem Ventilgehäuse 9 und eine zentrale Partie Tb besitzen, die mit dem Ventilschieber 2 verbunden ist und die mit der Außenrandpartie über mehrere radial verlaufende Federarme verbunden ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die Federscheibe in Richtung vom -»5 axialen Ende des Schiebers aus gesehen, also etwa von der Stelle 10 aus gesehen, der Halterungsmcinbran 1 nachgeschaltet. In diesem Falle steht die Federscheibe über einen wesentlichen Teil ihrer radialen Erstreckung in Berührung mit der Halterungsmembran; mit ihrem ">o zentralen Nabenabschnitt Tb ist sie am Schieber befestigt, indem dieser in die am Schieber befestigte Partie Il der Halterungsmembran 1, die gleich/eilig als Dichtungsring dient, einvulkanisiert ist. Die Federarme der Federscheibe liegen an der Haltorungsmembran an, « wie aus F i g. 1 zu erkennen ist.

Für die Federscheibe 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 Auüenrandpartie kann aus einem geschlossenen Ring bestehen oder aber aus mehreren miteinander nicht (iireki in Verbindung stehenden Abschnitten oder Segmenten eines Ringes zusammengesetzt sein, die Teil eines gemeinsamen Ringes sind, der konzentrisch zur zentralen Partie verläuft. Bei der Aiisführungsform nach Fig. 2 ist die nabenar.ige 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 l-'cderarme 16, 17, 18 und 19 verbunden. F i g. 3 zeigt diese in Seitenansicht. Es ist zu erkennen, daß die Federscheibe eine gewisse Vorspannung besitzt, was durch die gewölbte Form in der Seitenansicht kenntlich gemacht wird. Hierbei ist der Abstand »a« zwischen den diametral einander gegenüberliegenden Stellen j I und <·/ 2 am Umfang der Feder kleiner als der Abstand Λ der beiden Einspannslellen im Ventilgehäuse. Bei der Ausführungsforin nach F i g. 4 ist die nabenariigc zentrale Partie 20 mit der wiederum aus einem geschlossenen Ring bestehenden Außenrandpartie 21 über drei radial verlaufende Stege 22, 23 und 24 verbunden, die in gleichmäßigen Abständen aufeinanderfolgen. Bei der Ausführungsform nach F i g. ~> ist die nabenartige zentrale Partie 25 mit der aus mehreren Abschnitten oder Segmenten 26, 27 und 28 bestehenden Außenrandparlie über mehrere, z. B. drei radial verlaufende, in gleichmäßigen Abständen aufeinanderfolgende Stege 29, 30 und 31 verbunden, die jeweils einzeln einem Abschnitt oder Segment zugeordnet sind. F.s ist zu erkennen, daß hier zwei Federschenkel fast quer zur Walzrichtung verlaufen. Bei der Ausführimgsform nach F i g. 6 ist wie bei den Ausführungsformen nach Fig. 7 und 8 die nabenartige zentrale Partie 52 bzw. 33 bzw. 34 mit der aus mehreren Abschnitten oder Segmenten bestehenden Außenrandpartie 35 und 36 bzw. 37 und 38 bzw. 39 und 40 über mehrere, vorzugsweise zwei Paare von radial oder annähernd radial verlaufenden Federarmen 41 u, 416 und 42;f, 42b bzw. 43,1, 43i> und 44.1. 440 bzw. 45 a, 45b und 46«/. 46Λ verbunden. Die Federarme eines Paares von Annen können parallel zueinander verlaufen, sie können jedoch auch leicht schräg zueinander, nämlich von außen nach innen, aufeinander zu verlaufen. Bei diesen Ausführungsformen verlaufen die Stege oder Arme annähernd in Walzrichtung odei nur wenig schräg hierzu, was fcsligkeitsmäßig besonders günstig ist.

Die oben beschriebene zusätzliche Scheibenfeder 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Mehrwege-Zweistellungsventil mit einem unter radialem Spiel in einer Ventilbohrung axial verlagcrbaren Ventilschieber, der mit radialen gehäusefesten Dichtflächen zusammenarbeitende Dichtringe trägt, und mit zwei biegesteifen Halterungsmembranen aus elastomerem Material, die am Rand mit dem Ventilgehäuse und an einem mittleren Nabenabschnitt mit dem zugeordneten der beiden Endabschnitte des Ventilschiebers verbunden sind, d a durch gekennzeichnet, daß parallel zu jeder der Halterungsmembranen(l) eine metallische Scheibenfeder (7) vorgesehen ist, die radiale Federarme und einen die inneren Enden der letzteren verbindenden durchgehenden Nabenabschnitt aufweist, daß die Scheibenfedern (7) unter Vorspannung in das Ventilgehäuse (9) eingesetzt sind, daß die Federarme der Scheibenfedern mit ihrem außenliegcndert Ende zwischen dem Vcniilgehäuse (9) und der Halterungsmembran festgelegt sind und die Scheibenfeder-Nabenabschnitte in die am Ventilschieber befestigte Partie der Halterungsmembran einvulkanisiert sind und daß die Scheibenfedern jeweils in Richtung vom nächstlicgenden -5 axialen Ende des Schiebers her gesehen der zugeordneten Haltcrungsmenibran nachgeschaltet sind.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die außenlicgenden Enden der ^iü Federarme der Scheibenfeder in Umfangsrichtung verlaufende Segmente angeformt sind (F i g. 5 bis 8).

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die außenliegendcn Enden der Federarme der Scheibenfeder durch einen Ring miteinander « verbunden sind (F i g. 2 bis 4).