DE2528873B2

DE2528873B2 - Sitzventil für die Druckmittelversorgung einer Arbeitseinheit

Info

Publication number: DE2528873B2
Application number: DE2528873A
Authority: DE
Inventors: Thomas Harrison Cape Vincent N.Y. Engle (V.St.A.)
Original assignee: General Signal Corp
Current assignee: SPX Corp
Priority date: 1974-06-28
Filing date: 1975-06-27
Publication date: 1980-10-23
Also published as: FR2276522B1; DE2528873C3; US4074700A; IT1036996B; CA1021225A; DE2528873A1; GB1491062A; FR2276522A1; ZA752587B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sitzventil von der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art.

Ein solches Sitzventil ist bereits bekannt (DE-GM 64 546). Bei diesem bekannten Sitzventil ist die Druckausgleichsverbindung dadurch geschaffen, daß der Kolben auf der Höhe der Verbraucheranschlußöff- ·τ> nung liegt und die beiden Seiten des Kolbens über Öffnungen dauernd mit dieser Anschlußöffnung in Verbindung stehen. Das Schließglied ist durch einen sich an den Kolben anschließenden ringförmigen Ansatz gebildet, dessen Stirnfläche mit einem am Boden der to Ventilbohrung angeordneten ringförmigen Ventilsitz zusammenwirkt, während die Druckmittelanschlußöffnung oberhalb dieses Ventilsitzes seitlich in die Ventilbohrung mündet. In der geschlossenen Stellung wird keine axiale Belastung durch das Druckmittel auf ¹^ das Schließglied ausgeübt. Eine axiale Druckkraft entsteht nur in der offenen Stellung, und sie wird einfach dadurch ausgeglichen, daß beide Seiten des Kolbens durch eine Kurzschlußverbindung miteinander verbunden sind. Bei diesem bekannten Sitzventil sind die *>o Berührungsflächen am Schließglied und am Ventilsitz eben ausgebildet, so daß bei auftretenden Schwenkoder Taumelbewegungen infolge radialen Spiels des das Schließglied tragenden Verschiebeteils eine einwandfreie Abdichtung nicht immer gewährleistet ist. <i^r>

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sitzventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art so auszugestalten, daß bei sicherer Abdichtung im geschlossenen Zustand dann im Verlauf des öffnens in die den Verbraucher beaufschlagende Stellung ein schnelles Ansprechverhalten durch Maßnahmen betreffend die statische und dynamische Druckentlastung erzielt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst

Durch die beim erfindungsgemäßen Sitzventil vorhandene kugel- bzw. kartenförmige Gestalt der Dichtfläche des Schließglieds führen dessen Taumelbewegungen infolge der dynamischen Kraftbeaufschlagung durch das das Ventil schnell durchströmende Druckmittel zu keinem nachteiligen Einfluß auf die Abdichtung zwischen Ventilsitz und Dichtfläche. Aufgrund der angegebenen Lage der Druckausgleichsverbindung steht die der Dichtfläche abgewandte Fläche des Kolbens stets unter dem gleichen Druck wie die der DruckmittelanschluBöffnung zugewandte Seite des Schließglieds. Durch die besondere Ausbildung der Druckausgleichsverbindung wird darüber hinaus jedoch auch noch eine dynamische Druckentlastung erzielt, weil die Längsbohrung nicht unmittelbar in die Druckmittelanschlußöffnung ausmündet, sondern mit ihr über die Querbohrung in Verbindung steht.

Aus der DE-AS 11 84 164 und der G B- PS 11 18 673 ist zwar berei*s eine kugel- bzw. kalottenförmige Ausbildung eines Schließglieds bekannt, doch wird bei den bekannten Ventilen, bei denen diese Maßnahme angewendet wird, ein Druckausgleich zwischen den beiden Seiten des Schließglieds weder durchgeführt noch angestrebt.

Ventile der erfindungsgemäßen Art können besonders in Bremsanlagen von Schienenfahrzeugen Verwendung finden, und zwar für die Druckentlastung von Teilen des Bremsenbetätigungssystems, um ein Rutschen der Räder des Schienenfahrzeugs während der Bremsung zu vermeiden. Eine große Anzahl derartiger Ventile ist an einem Zug eingesetzt, wobei jedes Ventil einzeln elektromagnetisch betätigt wird. Bei einer solchen Verwendung als Rutschwächter wird jedes Ventil des Schienenfahrzeugs durch Energie aus einer örtlichen Energiequelle betätigt, beispielsweise einer wiederaufladbaren Batterie oder einem Akkumulator in jedem Fahrzeug oder Wagen. Bei anderen Verwendungen, beispielsweise in dem elektrisch betriebenen Bremssystem gemäß US-PS 35 45 816, können sämtliche Ventile des gesamten Zuges von einer einzigen Energiequelle aus mit Energie versorgt werden. Bei derartigen Anwendungen in einem Bremsenbetätigungssystem sind die elektrischen Betriebskennwerte des Ventils kritisch, da ein sehr hoher Energieverbrauch für jedes elektromagnetisch betätigte Ventil den Einsatz großer und leistungsfähiger Energiequellen erfordern würde, die im vorderen Wagen des Zuges untergebracht sind und sehr starke Versorgungsleitungen besitzen, die nach rückwärts durch den Zug verlaufen, um sicherzustellen, daß jedes elektromagnetische Ventil beginnend vom Vorderteil des Zuges bis zum Ende des Zuges genügend Energie für seine Betätigung erhält.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Sitzventil,

Fig. 2 eine Teilschnittansicht des Schließglieds und des damit verbundenen Kolbens des Sitzventils von F i g. 1 und

F i g. 3 eine Einzeldarstellung des Schließglieds.

Wie in F i g. 1 veranschaulicht ist, weist das zu beschreibende Sitzventil ein Ventilgehäuse 1 aus Stahl oder einem ähnlichen magnetischen bzw. magnetisierbaren Werkstoff auf, welches an seinem oberen Ende einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch 3 zur Abstützung einer Magnetspule 91 eines Elektromagneten besitzt. Durch das Ventilgehäuse 1 erstreckt sich eine zentrale Ventilbohrung 5, die bezüglich ihres Durchmessers von einem sich radial in die Bohrung 5 an deren oberem Ende erstreckenden Fiansch 7 zur Führung eines Plungers 27 und zur Halterung eines Polstückes 35 abgestuft ist. Direkt unterhalb des Flansches 3 zur Abstützung der Magnetspule ist ein Befestigungsgewinde 9 vorgesehen, mit dem das Ventilgehäuse an einem nicht dargestellten benachbarten Bauteil festgelegt werden kann, wobei in diesem Bauteil Einlaß- und Auslaßkanäle für Druckmittel in Stiömungsverbindung mit einer Druckmittelanschlußöffnung 11, Verbraucheranschlußöffnungvn 12 und Druckentlastungsöffnungen (3 angeordnet sind. Die Anschlußöffnung 11 ist am unteren Ende der Ventilbohrung 5 vorgesehen, während die Verbraucheranschlußöffnungen 12 und die Druckentlastungsöffnungen 13 sich radial durch die vertikalen Wände des Ventilgehäuses 1 erstrecken. In einer Nut 16 kann eine beispielsweise als O-Ring ausgebildete Dichtung 14 zwischen den Anschlußöffnungen 12 und den Di ickentlastungsöffnungen 13 vorgesehen sein, um zwischen diesen Öffnungen Leckströmungen zu vermeiden. Entsprechend kann in einer Nut 16a eine ebenfalls beispielsweise als O-Ring ausgebildete Dichtung 14a vorgesehen sein, die eine Leckströmung zwischen der Druckmittelanschlußöffnung 11 und den Verbraucheranschlußöffnungen 12 verhindert. Das untere Ende der Ventilbohrung 5 ist in der dargestellten Weise ausgefräst bzw. erweitert und weist eine umlaufende Lagernut für den unteren Dichtsitz auf, wie dies später noch näher erläutert ist.

Ein Führungszylinder 17 für den Plunger 27 ist in die Ventilbohrung 5 so weit nach oben geschoben, bis der am Zylinder 17 angeformte radiale Flansch 19 in der dargestellten Weise am Flansch 7 des Gehäuses 1 anliegt. Das obere Ende des Führungszylinders 17 ist in der dargestellten Weise mit einem Gewinde versehen und nimmt ein Abdeckstück 18 auf. Somit ist die Bohrung 20 des Führungszylinders 17 koaxial zur Ventilbohrung 5 des Ventilgehäuses 1 angeordnet und steht mit dieser in Strömungsverbindung. Eine beispielsweise als O-Ring ausgebildete Dichtung 21 dichtet zwischen dem radialen Flansch 19 und der Ventilbohrung 5 ab.

Die Außenfläche 23 des Abdeckstückes 18 ist mit einem Gewinde 25 versehen. Sowohl der Führungszylinder 17 als auch das zugehörige Abdeckstück 18 können aus Aluminium oder einem anderen geeigneten unmagnetischen Werkstoff hergestellt sein.

In der Bohrung 20 des Führungszylinders 17 ist gleitbeweglich der Plunger 27 gelagert, der hinsichtlich seines Außendurchmessers so bemessen ist, daß ein maximales Spiel zwischen dem Führungszylinder 17 und dem Plunger 27 in der Größenordnung von etwa 0,25 bis 0,40 mm vorhanden ist. Eine Gewindebohrung 29 erstreckt sich in der Längsachse des Plungers 27 und nimmt ein Einschraubende 31 der Plungerstange 33 auf. Eine axiale Nut 28 erstreckt sich zwischen dem oberen und dem unteren Ende des Plungers 27 an dessen Umfang. Der Plunger 27 isi aus Stahl oder einem ähnlichen magnetischen bzw. magnetisierbaren Werk-

stoff gefertigt; die Plungerstange 33 hingegen besteht aus Aluminium oder einem ähnlichen unmagnetischen Werkstoff. Das Polstück 35 ist in die Bohrung 20 des Führungszylinders 17 für den Plunger 27 eingepaßt und weist eine Bohrung 37 auf, die mit Spiel die Plungerstange 33 umgibt. Ein einstückig angesetzter radialer Flansch 39 erstreckt sich vom unteren Ende des Polstückes 35; er liegt am radialen Fiansch 19 des rührungszylinders 17 sowie dichtend an der Dichtung 21 in der veranschaulichten Weise an.

Ein kombinierter Dicht- und Führungskörper 41 ist in der Ventilbohrung 5 des Ventilgehäuses 1 unmittelbar unterhalb des Polstückes 35 angeordnet und liegt am radialen Flansch 39 an. Der Dicht- und Führungskörper 41 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weist eine Führungsbohrung 43 auf. die von radialen Kanälen 45 zur Herstellung einer Strömungsverbindung mit den Druckentlastungsöffnungen 13 durchsetzt ist. !n nahe dem oberen und dem unteren Ende des Dicht- und Führungskörpers 41 vorgesehenen Nulen 47 und 51 sind O-Ringe 49 und 53 angebracht. Der O-Ring 49 minimiert die Leckströmung an Druckflüssigkeit von den radialen Kanälen 45 zum Bereich direkt unterhalb der Bohrung 37 im Polstück 35. Der O-Ring 53 minimiert die Leckströmung zwischen den Druckentlastungsöffnungen 13 und den Verbraucheranschlußöffnungen 12, wenn das Ventil in der dargestellten Steuerstellung steht. Die untere Stirnfläche des Dicht- und Führungskörpers 41 weist eine ringförmige Hinterschneidung 54 auf, die einen nach unten gerichteten ringförmigen Dichtsitz 55 um die öffnung der Führungsbohrung 43 des Dicht- und Führungskörpers 41 herum bildet. Der Dicht- und Führungskörper 41 ist aus Bronze oder einem anderen unmagnetischen Werkstoff hergestellt.

Ein zylindrischer Steuerkörper 57 ist gleitbeweglich in der Führungsbohrung 43 gelagert und bei seiner Bewegung gegen die Innenwand der Bohrung 43 durch einen O-Ring 59 in einer Nut 61 eines oberen Kolbens 99 des Steuerkörpers 57 abgedichtet. Am unteren Ende des Steuerkörpers 57 ist ein doppeltwirkendes Schließglied 63 vorgesehen, das sich radial auswärts von einer axialen Ventilstange 65 des .Steuerkörpers 57 unterhalb des ringförmigen Dichtsitzes 55 erstreckt. Das Schließglied 63 ist durch eine Hutmutter 67 an der Ventilstange 65 befestigt. Einzelheiten des Steuerkörpers 57 werden weiter unten im Zusammenhang mit Fig. 2 näher erläutert.

Ein unterer Dichtkörper 69 ist in der Ventilbohrung 5 des Ventilgehäuses 1 gelagert und weist einen sich nach oben erstreckenden Rand 71 auf, der an der unteren Fläche 73 des Dicht- und Führungskörpers 41 knapp außerhalb der ringförmigen Hinterschneidung 54 anliegt.

Der sich nach oben erstreckende Rand 71 weist radiale öffnungen auf, um eine Strömungsverbindung zu den Verbraucheranschlußöffnungen 12 herzustellen. Eine Bohrung 75 erstreckt sich durch den Dichtkörper 69 und wird an ihrem oberen Ende von dem sich nach oben erstreckenden ringförmigen Dichtsitz 77 begrenzt. Das untere Ende des Dichtkörpers 69 ist durch einen Sprengring 83 gehalten, der in der Haltenut 15 des Ventilkörpers 1 gelagert ist. Die Bohrung 75 im unteren Dichtkörper 69 weist eine erweiterte Gewindebohrung 85 an ihrem unteren Ende auf, in der eine Einstellmutter 87 für eine Schraubenfeder 89 eingeschraubt ist. Die Schraubenfeder 89 ist zwischen der Einstellmutter 87 und dem sich nach außen erstreckenden Flansch der

Hutmutter 67 eingespannt, um das Schließband 63 in seine normale Betriebsstellung zu drücken, in der es an dem nach unten weisenden ringförmigen Dichtsitz 55 anliegt. Die Einstellmutter 87 für die Feder 89 weist eine mittlere Bohrung 90 auf, die die Druckmittelanschlußöffnung 11 bildet. Ein O-Ring 90a ist in einer äußeren Umfangsnut 90£> des unteren Dichtkörpers 69 angeordnet, um zwischen der Anschlußöffnung 11 und den Anschlußöffnungen 12 abzudichten, wenn das doppeltwirkende Schließglied 63 an dem sich nach oben erstreckenden ringförmigen Dichtsitz 77 aufsitzt. Der untere Dichtkörper 69 ist aus Stahl oder einem anderen geeigneten Werkstoff hergestellt.

Am Außenumfang des Führungszylinders 17 für den Plunger 27 ist die Magnetspule 9! angeordnet und dort mittels einer Haltemutter 92 befestigt, die mit dem Gewinde 25 des Abdeckstücks 18 der Plungerführung in Eingriff steht und gegen das die Magnetspule aufnehmende Gehäuse 93 anliegt, um die Spulenanordnung zwischen dem Abdeckstück 18 der Plungerführung und dem Flansch 3 einzuspannen. Auf diese Weise kann die Spule 91 im Bedarfsfalle auf einfache Weise abgenommen werden, ohne daß eine weitergehende Demontage des Ventils erforderlich ist. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Spulenanordnung einen inneren Tragkörper aus Kunststoff oder aus Papierschichten auf, auf den 7800 Windungen eines 0,25 mm starken Leiterdrahtes gewickelt sind, wobei der Tragkörper 94 und die Wicklungen in Epoxydharz eingeschlossen sind, welches einen Widerstand gegenüber Erde von 310 bis 340 0hm bei 20⁰C aufweist. Ein Anschlußstück 97 vervollständigt die Magnetspulenanordnung. Ein derart aufgebauter Elektromagnet arbeitet mit einer Nennspannung von 60 Volt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine ausreichende magnetische Kraft zur Betätigung des beschriebenen Ventils bereits bei einer Betriebsspannung von nur etwa 8 Volt an der Spule erzeugt wird. Daher kann die Betriebsspannung vergleichsweise hoch sein, um eine schnellstmögliche Betätigung des Ventils zu gewährleisten.

Das die Magnetspule 91 aufnehmende Gehäuse 93, welches aus Stahl oder einem anderen magnetischen bzw. magnetisierbaren Werkstoff besteht, bündelt die äußeren magnetischen Kraftlinien der Magnetspule 91. Die Kraftlinien verlaufen dabei ringförmig von der Spule 91 durch das Oberteil des Führungszylinders 17 für den Plunger 27. durch den Plunger 27, über den Luftspalt 24, durch das Polstück 35, durch den Flansch 3 für die Spule und nach oben durch das Gehäuse 93. Um einen guten magnetischen Kraftfluß vom Gehäuse 93 durch den Oberteil des Führungszylinders 17 für den Plunger 27 zu erreichen, weist dieses Gehäuse eine sich in Achsrichtung erstreckende Lippe 93Λ auf, die in radialer Richtung so bemessen ist, daß sie eng an dem Führungszylinder 17 für den Plunger 27 anliegt und axial so bemessen ist, daß eine entsprechend vergrößerte Fläche für den Kraftflußübergang zum Plunger 27 unter Zwischenschaltung des Führungszylinders 17 erzielt ist Daher können magnetische Verluste im Bereich des Kraftflusses durch den unmagnetischen Führungszylinder 17 für den Plunger 27 hindurch dadurch vermindert werden, daß der Führungszylinder 17 so dünn ausgebildet wird, wie dies eben möglich oder noch sinnvoll ist. um so den Wirkungsgrad bzw. die Leistung der Betätigungseinrichtung für das Ventil zu verbessern.

In F i g. 2 sind die Einzelheiten des Steuerkörpers 57 veranschaulicht. Der Steuerkörper 57 besteht aus Stahl oder einem anderen magnetischen bzw. magnetisierbaren Werkstoff. Am oberen Ende der Ventilstange 65 ist der Kolben 99 in der veranschaulichten Weise starr befestigt bzw. einstückig mit der Ventilstange ausgebil-

^r, det. Der Kolben 99 weist die Umfangsnut 61 für den O-Ring 59 auf, wie dies weiter oben bereits erläutert ist. Die Nut 61 ist im wesentlichen in der Mitte der axialen Erstreckung des Kolbens 99 angeordnet. Wenn sich der Steuerkörper in der Führungsbohrung 43 bewegt, so

κι unterliegt er Schwenk- oder Taumelbewegungen im wesentlichen um den Mittelpunkt CG des O-Ringes 59. Diese Bewegungen sind infolge des Spieles möglich, welches zwischen dem Kolben 99 und der Führungsbohrung 43 im Hinblick auf kleinstmögliche Reibung

'· zwischen diesen Teilen während der Bewegung des Steuerkörpers 57 vorgesehen ist und welches durch Berührung zwischen den oberen und unteren Ecken bzw. Rändern des Kolbens 99 mit der Innenwand der Bohrung 43 begrenzt ist. Am unteren Ende der

jo Ventilstange 65 ist diese in der bei 100 veranschaulichten Weise radial verbreitert und bildet eine im wesentlichen vertikale bzw. achsparallele zylindrische Oberfläche 101, woran eine Verjüngung 103 und an diese ein Halteschaft 105 anschließen, der an seinem

2-1 unteren Ende mit einem Gewindestück 107 versehen ist. Die Hutmutter 67 ist auf dieses Gewinde geschraubt und drückt das Schließglied 63 über eine Druckscheibe 109 gegen die Verjüngung 103. Ein radialer Schlitz 113 ist in der oberen Stirnfläche des Kolbens 99 in der gestrichelt

«ι veranschaulichten Weise vorgesehen und steht in Strömungsverbindung mit einer Längsbohrung 111, die den Kolben 99, die Ventilslange 65, den Halteschaft 105 und das Gewindestück 107 durchsetzt. In der Hutmutter 67 ist eine radiale Querbohrung 115 vorgesehen, die in

Γι Strömungsverbindung mit der zentralen Längsbohrung 111 steht, um die dynamische Komponente des Druckes nicht in die Längsbohrung 111 gelangen zu lassen.

In den Fig. 2 und 3 sind Einzelheiten des Schließglieds 63 dargestellt. Das Schließglied 63 weist eine

4(1 Scheibe 117 auf, welche einen einstückig geformten axialen Umfangsfiansch 119 besitzt, der sich nach oben und unten bzw. axial beidseitig über und unter die Oberfläche der Scheibe 117 erstreckt, so daß Ausnehmungen zur Aufnahme einer oberen Dichtscheibe 121

•Γ) und einer unteren Dichtscheibe 123 entstehen. Die Schwenkbewegung des Steuerkörpers 57 um den Punkt CC im mittleren Bereich des Kolbens 99 führt zu einer Relativbewegung der Dichtscheiben 121 und 123 gegenüber den ihnen zugeordneten ringförmigen

Dichtsitzen 55 und 77. Wenn die Dichtscheiben 121 und 123 ebene obere und untere Radialflächen aufweisen würden, würde diese Relativbewegung zu einem Verkanten oder Verspannen der Oberflächen der Dichtscheiben gegenüber den ringförmigen Dichtsitzen führen, so daß unerwünschte Leckströmungen die Folge wären. Um ein richtiges Aufsitzen der Dichtscheibe 121 gegen den Dichtsitz 55 unter dem Einfluß der Schraubenfeder 89 unter dem Einfluß der Schraubenfeder 89 und der Dichtscheibe 123 gegen den Dichtsitz 77

bo unter dem Einfluß der Magnetspule 91 zu gewährleisten, sind die Dichtflächen 125 und 127 der Dichtscheiben 121 und 123 als Kugelsegmente mit Radien R 125 und R 127 mit dem Mittelpunkt CG ausgebildet Auf diese Weise kann die Schwenkbewegung des Steuerkörpers 57

h5 keinen nachteiligen Einfluß auf die Dichtverhältnisse an den Dichtsitzen 55 und 77 haben.

Im Betrieb ist das beschriebene Ventil in einem Gehäuse montiert welches einen Druckmhtelanschluß

im Bereich der Druickmittelanschlußöffnung 11 besitzt. Die Verbraucheranschlußöffnungen 12 könnten an ein unter Druck zu setzendes Gerät, wie beispielsweise einem Pneumatik-Hydraulik-Umwandler, angeschlossen sein, wie er in manchen Bremsanlagen für , Schienenfahrzeuge eingesetzt ist. Die Druckentlastungsöffnungen 13 können in ein Überlauf- oder Expansionsgefäß oder aber über eine Drossel in die Atmosphäre führen. Druckmittel unter Druck fließt von der öffnung 11 nach oben durch die Bohrung 75, über ι ο den sich nach oben erstreckenden ringförmigen Dichtsitz 77 und durch die öffnungen 12 zu dem unter Druck zu setzenden Gerät. Die Schraubenfeder 89 drückt das Schließglied 63 nach oben, so daß die Dichtscheibe 121 in dichtender Anlage am Dichtsitz 55 liegt Wenn das an die öffnungen 12 angeschlossene Bauteil druckentlaistet werden soll, so wird die Magnetspule 91 erregt, wodurch der Plunger 27 aus der Stellung gemäß F i g. 1 nach unten gedrückt wird, die Plungerstange 33 an die obere Stirnfläche des Kolbens 99 des Steuerkörpers 57 anlegt und dabei das Schließglied 63 vom oberen ringförmigen Dichtsitz 55 abhebt und an den unteren ringförmigen Dichtsitz 77 anlegt Druckmittel unter Druck kann somit durch die öffnungen 12 zurückfließen und über die obere Stirnfläche der Dichtscheibe 121 in den Bereich der Druckentlastungsöffnungen 13 gelangen, von wo es dann durch die öffnungen 13 abfließt. Gleichzeitig ist der Druckmittelfluß durch die Öffnung 11 infolge der dichtenden Anlage der Dichtscheibe 123 gegen den nach oben weisenden ringförmigen Dichtsitz 77 unterbrochen. Wegen der kleinen Luftspalte zwischen einerseits dem Führungszylinder 17 und dem Plunger 27 und andererseits zwischen dem Plunger 27 und dem Polstück 35 führt die von der Magnetspule 91 entwickelte magnetische Kraft zu einer sehr schnellen Bewegung des Schließgliedes 63 zwischen den beiden ringförmigen Dichtsitzen 55 und 77.

Wenn die Magnetspule 91 entregt wird, so wird das SchlieBglied 63 durch die Schraubenfeder 89 wieder nach oben in dichtende Anlage gegen den nach unten weisenden ringförmigen oberen Dichtsitz 55 gedrängt. Während dieser Betriebsphase spielt die Querbohrung 115 in der Hutmutter 67 eine wichtige Rolle. Wenn der Druck des durch die Anschlußöffnung 11 eintretenden Druckmittels direkt durch die Längsbohrung 111 im Steuerkörper 57 nach oben wirken könnte, würde in dem Raum oberhalb des Kolbens 99 ein Druck aufgebaut, der sich aus dem dynamischen, d. h. Geschwindigkeitsanteil und dem statischen Anteil des so Druckes des durch die Öffnung 11 einströmenden Druckmittels zusammensetzt Darüber hinaus würde die schnelle Strömimg des Druckmittels zwischen dem sich nach oben erstreckenden ringförmigen Dichtsitz 77 und der unteren Stirnfläche des Schließglieds 63 wegen des dort auftretenden Venturi-Effektes eines Druckabfall unten am SchlieBglied 63 bewirken, der etwa dem statischen Anteil des Druckes über den Kolben 99 entsprechen würde. Der vergleichsweise hohe Druck oberhalb des Kolbens 99 in Verbindung mit dem vergleichsweise niedrigen Druck unterhalb des Schließglieds 63 würde somit trotz der Einwirkung der Schraubenfeder 89 zu einer relativ langsamen Bewegung des Steuerkörpers 57 nach oben führen. Die Querbohrung 115 beseitigt diese Schwierigkeit weitgehend dadurch, daß der dynamische Anteil des Druckes des Druckmittels nicht in die Längsbohrung 111 gelangt, so daß nur der statische Anteil des Gesamtdruckes oberhalb des Kolbens 99 wirksam wird, der im wesentlichen gleich ist dem verminderten Druck unterhalb des Schließglieds 63. Dadurch kann die Schraubenfeder 89 die dichtende Anlage zwischen der Dichtscheibe 121 und dem ringförmigen Dichtsitz 55 schnell wieder herstellen.

Das beschriebene Ventil weist weitere Merkmale zum Ausgleich der Druckbelastungen an gegenüberliegenden Oberflächen der bewegungsübertragenden Bauteile auf. Wenn das Ventil in der in F i g. 1 veranschaulichten Stellung steht, so wirkt der durch den Venturi-Effekt unterhalb des Schließglieds 63 verminderte Druck auf die untere Stirnfläche des Schließglieds 63; ein im wesentlichen gleicher Druck wirkt dabei oberhalb des Kolbens 99 auf etwa dieselbe Fläche, so daß sich diese Drücke kompensieren. Die Drücke an der Oberseite und der Unterseite des Plungers 27 werden durch die axiale Nut 28 ausgeglichen. Wenn das Ventil in seine andere Stellung überführt wird, in der die Anschlußöffnung 11 geschlossen ist und eine Strömung zwischen den öffnungen 12 und 13 erfolgt, so wird der statische Druck auf die untere Fläche des Schließglieds 63 ebenfalls durch den Druck oberhalb des Kolbens 99 ausgeglichen. Im Inneren der Ventilbohrung 43 im kombinierten Dicht- und Führungskörper 41 erzeugt die Druckmittelströmung zwischen der oberen Dichtscheibe 121 und dem nach unten weisenden Dichtsitz 55 eine Druckkraft auf die obere Stirnfläche des Schließglieds 63, die durch eine im wesentlichen gleiche Kraft ausgeglichen wird, welche der bei der Ausströmung des Druckmittels durch die radialen Kanäle 45 auf die Unterseite des Kolbens 99 einwirkende Druck erzeugt

Grundsätzlich ist die für die Magnetspule 91 zur Bewegung des Plungers 27 nach unten durch den Luftspalt 24 hindurch erforderliche Leistungsaufnahme um so größer, je größer dieser Luftspalt zwischen dem Plunger 27 und dem Polstück 35 ist. Daher ist es von Vorteil, wenn die Breite des Luftspaltes 24 eingestellt werden kann, um die für den Betrieb des Ventils erforderliche Leistungsaufnahme klein zu halten. Zu diesem Zweck können die Haltemutter 92 und das Abdeckstück 18 vom Führungszylinder 17 entfernt werden, so daß das mit Gewinde versehene Einschraubende 31 der Plungerstange 33 zugänglich wird und die Plungerstange 33 in der Gewindebohrung 29 nach oben oder unten bewegt werden kann, um den Luftspalt 24 auf das für den Betrieb des Ventils erforderliche Maß einzustellen. Entsprechend kann der Luftspalt 24 auch vergrößert werden, wenn Verschleiß an der Dichtscheibe 123 oder dem ringförmigen Dichtsitz 77 ausgeglichen werden solL Wie weiter oben bereits erläutert ist, kann die Spannung der Schraubenfeder 89 mittels der Einsteilmutter 87 verändert werden, um die Kraft einzustellen, mit der die Dichtscheibe 121 gegen den Dichtsitz 55 angelegt wird. Diese Einstellung muß dabei unter Berücksichtigung der Kraft erfolgen, welche von der Magnetspule 91 aufgebracht und möglichst klein gehalten werden soll, um den Steuerkörper 57 nach unten gegen die Gegenkraft der Schraubenfeder 89 zu drücken.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Sitzventil für die Druckmittelversorgung einer Arbeitseinheit, mit einer zentralen, im Ventilgehäuse verlaufenden, einen ringförmig ausgebildeten Dichtsitz aufweisenden Ventilbohrung, in die die mit der Druckmittelquelle verbundene Druckmittelanschlußöffnung mündet, mit mindestens einer im Abstand von der Druckmittelanschlußöffnung liegenden, ebenfalls in die Ventilbohrung mündenden Verbraucheranschlußöffnung, wobei der Dichtsitz zwischen der Druckmittelanschlußöffnung und der Verbraucheranschlußöffnung angeordnet ist, mit einem in der Ventilbohrung gleitend geführten, mit dem Schließglied des Sitzventils über eine Ventilstange fest verbundenen Kolben und mit einer Druckausgleichsverbindung zwischen der Druckmittelanschlußöffnung und der von dem Schließglied abgesandten Seite des Kolbens, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (127) des Schiießglieds (63) kugel- bzw. kartenförmig ausgebildet ist, daß die Druckmittelanschlußöffnung (11) axial fluchtend zur Ventilbohrung (5) angeordnet ist und daß die Druckausgleichsverbindung zwischen 2^r> der Druckmittelanschlußöffnung (11) und der dem Schließglied (63) abgewandten Seite des Kolbens (99) hergestellt ist durch eine mit der Druckmittelanschlußcffnung (11) ständig verbundene Querbohrung (115) im Befestigungsmittel des Schließglieds 1» (63) an der Ventilstange (65) sowie durch eine einerseits in die Querbohrung und andererseits in die dem Schließglied (63) abgewandte Kolbenseite mündende Längsbohrung (111), die durch die Ventilstange (65) und den Kolben (99) verläuft. »