DE2329068C3 - Mehrwege-Zweistellungsventil - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Mehrwege-Zwci.stellungsventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs I.

Ein Ventil der vorgenannten Art ist aus der DE-OS 25 174 bekannt geworden; es zeichnet sich /war durch besonders leichtgängige Lagerung des Vcntilschiebers aus, andererseits liegen jedoch die Dichtringe des Ventilschiebers, da die Membranen aus elastomerem Material bestehen, an den gehäusefesten radialen Dichtflächen nur mit verhältnismäßig kleiner Kraft an. w Die Rückstellkraft ist also klein, sofern man für die Membran nicht wesentlich steiferes Material wählt, was jedoch große Stcllkräfte zum Verlagern des Ventilschiebers zwischen seinen Arbeitsstcllungcn und lange Schalt/eilen bedingen würde. F.s ist auch schon aus der M US-PS 27 12427 ein Ventil anderer Art bekannt geworden, bei dem zur ßctätigung des Vcntilverschlnßglicdcs eine Membrananordnung nach Art eines bistabilen Membransiellmoiors vcrwendel wird, die aus einer an ihrem Umfangsrand und im Zentrum fest ^fio eingespannten Dichtmembran und aus einer an dieser anliegenden voll ausgebildeten Scheibenfeder besteht, deren zentrale Partie mit der Dichimembran ziisainmcngu'spannl um\ somit ebenfalls fest eingespannt ist und keine Bewegungsfreiheit besit/l. während der ^M Umfangsrand der .''.-heibenfeder am Ciehäiise leiehl beweglich gehalten ist. Das t Inistellen der vorgenannten Membraniinnrdmmt! erfolirl jeweils durch einen an der entsprechenden Seite der Membran eingeleiteten Steuerdruck. Zwar ist bei dieser bekannten Anordnung ein Schaltverhalten zu erwarten, das gegenüber demjenigen der Mernbrananordnung nach der DE-OS 21 25 174 verbessert ist, jedoch besteht hier die Gefahr, daß die Scheibenfeder bei der bei Ventilen dieser Art 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 äuüeren 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 Sehaltverhalten der Membrananordnung im Sinne eines härteren und exakteren Schaltens zu verbessern, sondern auch die Unempfindlichkeit der Membrananordnung gegen die bei Ventilen der hier in Frage stehenden 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 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Anordnung bringt den Vorteil eines ausgezeichneten Schnappverhaltcns 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 Entstellungen erreicht. Bei gleich großer Rückstellkraft wie bei einer Halterungsmembran ohne Scheibenfeder ergeben sich geringere Stellkräfte und kürzere Schaltzciten. 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 Innenbereich Bewegungsfreiheit hat, eine 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 Spannungsvcrlaufs ergibt.

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

F i g. I eine Anordnung gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht in Tcildarslellung,

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 Fig. 2 wiederum in Vorderansicht und

F i g. 5, 6, 7 und 8 weitere Varianten zu der Einzelheit nach F i g. 3 jeweils in Vorderansicht.

Das erfindungsgemäße Mehrwegeventil weist Hallertingsmembriinen I an beiden Endendes 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 hüben sie die Aufgabe, die zentrale Bohrung I im den axialen Enden abzuschließen. Die beiden I lalterunesmembranen sind mit ihrem Außeiiumfang

am Gehäuse und mit ihrem zentralen Bereich um Schieber befestigt, sie erfüllen auch noch die Aufgabe eines Sehnappgliedes, 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 Endstellung unter Einfluß des Steuerdruckes schnappend überstellt. Es sind noch Sieuerungsmembranen 4 vorgesehen, die den Halterungsmembranen 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 Steuerleitung 5 in Verbindung stehenden Steuerraumes 6 jeweils an der der zentralen Bohrung abgewandten Seite der Membran bilden. Die zentrale Bohrung im Ventilgehäuse ist bei »n« vom Ventil zu steuernden Wegen mit »n — l-.< den Schieber in koaxialer Anordnung unter Freilassung eines Spiels umgebenden gehäusefesten Dichtflächen versehen, denen zugeordnet sind entweder »/) — 2« am Schieber angebrachte Dichtringe, von denen einer als Doppelsitzverschlußstück ausgebildet ist, oder aber »n — I« Dichiringe, wenn alle Dichtringe als Einfachsi'zverschlußstücke ausgebildet sind. In solcher Weise ausgebildete Mehrweg-Zweistcllungsventile sind z. B. in der DE-OS 21 25 174 beschrieben.

Zur Verbesserung des Schnappeffektes im Sinne eines härteren und exakteren Schallverhaltens ist vorgesehen, daß den Halterungsmembranen, die üblicherweise aus Gummi oder Kunstsioffmaterial mit gummielastischen Eigenschaften hergestellt sind, jeweils eine sich ebenfalls aus der einen Endstellung in die andere Endstcllung schnappend überstellende und hierbei die Schnappwirkung der Halierungsmembran unterstürzende Scheibenfeder 7 zugeordnet ist, die aus J5 Metall, ·/_ B. Stahl oder Beryllium-Bronze, oder aus einem anderen Material mit guten Fcderungseigenschaften bestehl. Diese Federscheiben können so ausgebildet sein, daß sie eine Außenrandpartic 7n zur Herstellung der Verbindung mit dem Ventilgehäuse 9 und eine zentrale Partie 7b besitzen, die mit dem Vcntilschieber 2 verbunden ist und die mit der Außenrandpartic über mehrere radial verlaufende Federarme verbunden ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. I ist die Federscheibe in Richtung vom axialen Ende des Schiebers aus gesehen, also etwa von der Stelle 10 aus gesehen, der Halterungsmcmbran 1 nachgcschaltct. In diesem Falle steht die Federscheibe über einen wesentlichen Teil ihrer radialen Erstreckung in Berührung mit der Halterungsmembran; mit ihrem zentralen Nabenabschnitt Tb ist sie am Schieber befestigt, indem dieser in die am Schieber befestigte Partie 11 der Halterungsmembran I, die gleichzeitig als Dichtungsring dient, cinvulkanisicrt ist. Die Federarme der Federscheibe liegen an der Haltcrungsmembran an, wie aus F i g. I zu erkennen ist.

Für die Federscheibe gibt es eine ganze Reihe von Variationsmöglichkeiten. In allen Fällen ist die zentrale Partie naberuirtig ausgebildet, wobei sie aus einem geschlossenen Ring oder einer entsprechenden Buchse besteht. Die Außenranapartie kann aus einem geschlossenen Ring bestehen oder aber aus mehreren miteinander nicht direkt in Verbindung stehenden Abschnitten oder Segmenten eines Ringes zusammengesetzt sein, die Teil eines gemeinsamen Ringes sind, der konzentrisch zur zentralen Partie verläuft. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 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 gleichmaßigen Abständen aufeinanderfolgende Federarme 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 a I und .7 2 am Umfang der Feder kleiner als der Absland A der beiden Einspannstellen im Ventilgehäuse. Bei der Ausführungsfoim nach Fig.4 ist die nabenartige zentrale Partie 20 mit der wieder^« aus einem geschlossenen Ring bestehenden Außenrar.dpartie 21 über drei radial verlaufende Stege 22, 23 und 24 verbunden, die in gleichmäßigen Abständen aufeinanderfolgen. Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 ist die nabena<"ige zentrale Partie 25 mit der aus mehreren Abschnitten oder Segmenten 26,27 und 28 bestehenden Außenrandpartie 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. Es ist zu erkennen, daß hier zwei Federschenkel fast quer zur Walzrichtung verlaufen. Bei der Ausführungsform nach Fig.6 ist wie bei den Ausführungsformen nach Fig.7 und 8 die nabenartige zentrale Partie 32 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 annähe-.nd radial verlaufenden Federarmen 41a, 41i> und 42.7, 42b bzw. 43a, 436 und 44a, 446 bzw. 45a. 456 und 46a. 46b verbunden. Die Federarme eines Paares von Armen 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 oder nur wenig schräg hierzu, was festigkeitsmäßig 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 getiuuer- Positionierung in der Endlage, ein schnelleres Umschnappen und somit eine kürzere Ansprechzeit, eine geringe Empfindlichkeit gegen Umwelieinflüsse, sowie ein härteres Speicherverhalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Mehrwege-Zweistellungsventil mit einem unier radialem Spiel in einer Veniilbohrung axial verlagerbaren Vernilsehieber, 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, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu jeder der Halterungsmembranen ())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 außenliegenden Ende /.wischen dein Vcntilgc- 2<i häuse (9) uod 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 nächstliegenden ^5 axialen Ende des Schiebers her gesehen der zugeordneten Halterungsmembran nachgeschaltet sind.

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

3. Ventil nacn Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die außcnliegenJen Ertuen der Federarme der Scheibenfeder durch einen Ring miteinander verbunden sind (F i g. 2 bis 4).