DE2412080B2 - Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein Ventil dieser Art ist beispielsweise aus dem DE-GM 19 05 309 bekanntgeworden. Durch diese Druckschrift ist auch schon die Zielsetzung bekannt, geringe zu beschleunigende Massen und damit eine Verkürzung der Schaltzeit eines solchen Ventils zu erreichen. Bei der dort beschriebenen Anordnung wird auf das scheibenförmige Verschlußteil der die Schaltbewegung veranlassende Zuflußdruck des Druckmediums dadurch wirksam, daß der sonst das Druckkraftgleichgewicht haltende Stößel einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung sich vom freibeweglichen Verschlußteil abhebt. Letzteres steht unter einem Druckgefälle stets gleichbleibender Richtung und bewegt sich unter der Wirkung desselben, so schnell dies der wesentlich trägere Stößel zuläßt.

Es sind auch sehr schnell schaltende Ventile mit einer Ansprechzeit von 5 ms oder weniger bekanntgeworden. Bei diesen wird jedoch bei jedem Ansprechvorgang eine Membran zerstört, so daß nach jeder Verwendung das Dichtungselement ersetzt werden muß. Zur Verwendung etwa zur Überwachung von Drehmomenten oder der Drehung einer Festziehvorrichtung ist diese Art von Ventilen deshalb nicht geeignet, obwohl es gerade hier wünschenswert wäre, möglichst kleine und möglichst schnell schaltende Ventile einsetzen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kleines, zum Unterbrechen des Flusses eines unter Druck stehenden Druckmediums geeignetes Ventil zu schaffen, das eine wesentliche verkürzte Ansprechzeit hat

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe in erster !Linie durch die in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen.

ίο Diese erfindungsgemäße Ausbildung hat den Vorteil, daß der Betätigungsstößel, etwa ein Fortsatz eines elektromagnetisch betätigten Ankers, nur den Anstoß für die Bewegung des Verschlußteils geben muß. Infolge der Drosselwirkung des Durchtrittskanals kehrt sich das Druckgefälle am beweglichen Verschlußteil sofort um, d h. es baut sich ein Überdruck an der Rückseite des Verschlußteils auf. Hierdurch wird das leichte Verschlußteil ohne Behinderung durch den notwendigerweise trägeren Stößel sehr schnell beschleunigt und schließt innerhalb kürzester Zeit am zweiten Ventilsitz ab.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen dargestellt F i g. 1 zfiigt einen Aufriß des Ventiles.

F i g. 2 zeigt einen vergrößerten Schnitt des Ventiles entlang der Linie 2-2 der F i g. 1.

Fig.3 zeigt einen Schnitt des Ventiles entlang der Linie 3-3 der Fig.2, wobei einige Teile im Aufriß dargestellt sind.

■M F i g. 4 zeigt eine ähnliche Ansicht wie in der F i g. 2, wobei jedoch eine andere Ausführungsform mit einer äußeren Rückstelleinrichtung dargestellt ist.

Die F i g. 2 zeigt den Aufbau des Ventiles. Das Ventilgehäuse 1 hat eine mittlere, zylindrische Bohrung

is 2, in der sich an einem Ende das Solenoid 3 mit einem Anker 4 und einem Stößel 5 befindet, der sich bis zur Mitte der Bohrung 2 durch einen Ring 6 erstreckt. Dieser trägt einen ersten Ventilsitz 7 und einen Dichtungs-O-Ring 8, auf welchem ein scheibenförmiges

4') Verschlußteil 9 aufsitzt. In das andere Ende der mittleren, zylindrischen Bohrung 2 ist eine Sitzbüchse 10 eingeführt, die in einer Bohrung 12 eine Feder 11 enthält.

Die Sitzbüchse 10 ist mit einer Auslaßnut 13

ausgebildet, die auf dem Umfang ihrer zylindrischen Fläche eingeschnitten ist. Die Bohrung 12 und die Auslaßnut 13 stehen miteinander über vier kreisförmige Auslaßöffnungen 14, die unter 90° zueinander angeordnet sind, in Verbindung. Das Ende der Sitzbüchse 10 hat zur Mitte der Bohrung 2 eine Ausnehmung 15, die einen zweiten Ring als Ventilsitz 16 trägt. Eine Einlaßnut 17, die auf dem Umfang der zylindrischen Fläche der Sitzbüchse 10 eingeschnitten ist, umgibt die Ausnehmung 15. Die Ausnehmung 15 und die Einlaßnut 17 stehen miteinander über vier rechteckige Einlaßkanäle 18, die zueinander unter 90° angeordnet sind, in Verbindung.

Durch einen Einlaß 19 gelangt ein Druckmedium in das Ventilgehäuse und verläßt dieses durch einen

foo Auslaß 20. Die Gehäuseaußenflächen 21 und 22 sind so ausgebildet, daß Platten verschiedenerlei Ansätze mittels Bolzen befestigt werden können. Eine Mutter 23 hält das Solenoid 3 in der Bohrung 2. Ein Ring 24 hält die Sitzbüchse 10 in ihrer Lage.

h5 Das Druckmedium wird von unterhalb des ersten Ventilsitzes 7 durch den den Stößel 5 umgebenden ringförmigen Durchtrittskanal 25, eine Durchlaßnut 26 am Ring 6 und einen Raum 27 im Ventilgehäuse 1

abgeführt. Die Einlaßnut 17, der Auslaß 18 und die verschiedenen anderen Bereiche unterschiedlichen Druckes sind voneinander durch passende O-Dichtungsringe 28 getrennt.

Beim Arbeitseinsatz tritt das Druckmedium durch den Einlaß 19 ein und gelangt über die Ein'aßnut 17 und Einlaßkanäle 18 in die Ausnehmung 15. Betrachtet man als erste oder normale Betriebslage diejenige, bei welcher das Verschlußteil 9 auf dem ersten Ventilsitz 7 anliegt, dann gelangt das Druckmedium hinter den zweiten Ventilsitz 16 in die runde Bohrung 12 und strömt durch kreisförmige Auslaßöffnungen 14 in die Auslaßnut 13 und schließlich aus dem Ventilgehäuse 1 durch den Auslaß 20 nach außen.

Um den Fluß zum Auslaß 20 zu unterbrechen, wird ein über dem Normalen liegender Gleichspannungsimpuls kurzer Dauer an das Solenoid 3 gegeben, wodurch bewirkt wird, daß sich der Anker 4 schnell auf die Mitte der zylindrischen Bohrung 2 zu bewegt. Der Anker 4 drückt den Stößel 5 gegen das Verschlußteil 9 und bewirkt, daß sich dieses von dem ersten Ventilsitz 7 fortbewegt. Sobald sich das Verschlußtei! 9 fortbewegt, beginnt der Einlaßdruck hinter dem Verschlußteil 9 anzugreifen und unterstützt dessen Bewegung auf den zweiten Ventilsitz 16 zu entgegen der relativ kleinen Kraft der Feder 11. Sobald sich das Verschlußteil 9 dem zweiten Ventilsitz 16 nähert, befindet es sich nicht mehr im Gleichgewicht, da hinter ihm ein größerer Druck als vor ihm herrscht. Da es sich um eine kleine Masse handelt, enteilt sie dem Anker 4 und dem Stößel 5, was ein schnelles Schließen in der Größenordnung von 5 ms oder weniger begünstigt.

Um das Ventil in seine erste oder normale Betriebslage zurückzustellen, ist es notwendig, das Druckmedium abzustellen und es abzulassen. Die Feder 11 bringt dann das Verschlußteil 9 gegen den ersten Ventilsitz 7 und den Dichtungs-O-Ring 8 zurück. Das Druckmedium wird daraufhin wieder angestellt. Das Verschlußteil 9 wird durch das Zusammenwirken der Federkraft der Feder 11 mit dem Druckunterschied in seiner Lage gehalten, der über dtm ersten Ventilsitz 7 entsteht, sobald sich dort das Verschlußteil 9 in seiner Lage befindet. Der Druckunterschied besteht zwischen dem Druckmedium in der Bohrung 12 und der Atmosphäre, da der Bereich unter dem Ventilsitz 7 durch das Ablassen zum Raum 27 Atmosphärendruck hat, wie es oben beschrieben worden ist. Es ist angebracht, die durch die Feder 11 ausgeübte Kraft auf diejenige zu begrenzen, die notwendig ist, um das Verschlußteil 9 an den ersten Ventilsitz 7 zurückzubringen, wenn das Druckmedium abgestellt ist. Diese Kraft kann dadurch besonders klein gemacht werden, daß das Verschlußteil 9, sobald es zurückgekehrt ist, zuverlässig durch andere Einrichtungen in seiner Lage gehalten wird. Aus diesem Grund ist der erste Ventilsitz 7 vorgesehen und der Raum dahinter auf Aimosphärendruck gebracht, wie es weiter oben beschrieben worden ist. Die gesamte Haltekraft am Verschlußteil 9 sollte auf diejenige begrenzt werden, die benötigt wird, um den Verschlußteil in seiner Lage sicher zu halten. Eine größere Kraft sollte nicht aufgebracht werden, da das Solenoid 3 diese überwinden muß, um das Ventil zu betätigen. Die geeignete Haltekraft wird durch entsprechende Bemessung des abgedichteten Bereiches des ersten Ventilsitzes 7 erhalten. Das Maß des Belüftens oder Auslassens ist dadurch begrenzt, daß die Menge des ausströmenden Druckmediums möglichst klein gehalten werden soll, wenn das Verschlußteil 9 sich in seiner Sperrstellung am zweiten Ventilsitz 16 befindet

Die Fig.4 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der es möglich ist, das Verschlußteil 9 an den ersten Ventilsitz 7 zurückzubringen, ohne daß das Druckmedium abgeschaltet werden muß. Dies ist möglich, wenn ein zweiter Stößel 29 auf der anderen Seite des scheibenförmigen Verschlußteils so angeordnet wird, daß er sich durch die runde Bohrung 12 und eine Dichtungsmuffe 30

ω am Ende der Bohrung 12 erstreckt. Der Stößel 29 kann durch irgendeine Einrichtung 31, z. B. von Hand, durch elektrische Hebel, pneumatische oder hydraulische Wirkung betätigt werden, solange nur das Druckmedium, das über die Fläche innerhalb des zweiten Ventilsitzes wirkt, überwunden wird. Der Stößel 29 ist in seiner zurückgezogenen Lage dargestellt. In diesem Fall kann auf eine Rückstellfeder entsprechend der Feder 11 verzichtet werden. Der Stößel 29 kann durch irgendeine passende Einrichtung, wie z. B. durch die dargestellte äußere Feder 32, zurückgezogen werden. Ein Stoß von Druckmedium höheren Drucks unter den ersten Ventilsitz hat eine ähnliche Wirkung wie der Stößel 5, um die Schließbewegung des Verschlußteils 9 zu veranlassen. Dort wo eine Rückstelleinrichtung für den Stößel vorgesehen ist, kann die Funktion der Feder 11, insbesondere bei Anwendungen unter hohem Druck, umgekehrt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Ventil mit einem zwischen zwei Ventilsitzen frei beweglichen, durch das zu steuernde Druckmedium gegen jeweils einen der Ventilsitze preßbaren, scheibenförmigen Verschlußteil, an dem mindestens an einer Seitenfläche kraftschlüssig ein Betätigungsstößel angreift, durch den die Bewegung des Verschlußteils von einem ersten Ventilsitz, der zusammen mit dem Stößel einen Durchtrittskanal begrenzt, auf den zweiten Ventilsitz einleitbar ist, wobei der Querschnitt des Durchtrittskanals so bemessen ist, daß das Druckmedium bei der Bewegung des Verschlußteils auf den ersten Ventilsitz zu in einem zum Druckausgleich hinter dem Verschlußteil ausreichendem Maß austritt, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittskanal (25) eine Verbindung mit einem unter Atmosphärendruck befindlichen Raum (27) herstellt und einen solchen Querschnitt hat, daß er bei Annäherung des Verschlußteils (9) an den zweiten Ventilsitz (16) den Druckmittelaustritt durch den Durchtrittskanal (25) in hinreichendem Maß drosselt, um den Aufbau eines auf die Rückseite des Verschlußteils (9) in dieser Bewegungsrichtung einwirkenden Überdrucks zu ermöglichen.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion des Betätigungsstößels durch ein Druckmedium ausübbar ist.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Betätigungsstößel (29) vorhanden ist, durch den das Verschlußteil (9) von dem zweiten (16) zu dem ersten (7) Ventilsitz ohne Unterbrechung des Flusses des Druckmediums überführbar ist.

4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil (9) nur durch das es beaufschlagende Druckmedium auf dem ersten Ventilsitz (7) gehalten ist.