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Wechselventil zur Steuerung der Strömungswege
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eines Luftstromes Die Erfindung bezieht sich auf. ein Wechsel- bzw.
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Mehrwegventil zur Steuerung der Strömungswege eines Luftstroms und
insbesondere auf ein Wechselventil, das speziell zum Einbau in ein Abgasreinigungssystem
eines Verbrennungsmotors geeignet ist und die Strömungswege eines Luftstromes wechseln
kann, der in das Abgas eingeleitet wird, damit eine zusätzliche Verbrennung unverbrannter
Abgasbestandteile erfolgt.
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Es ist.bekannt, daß zum Reinigen von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor
eines Kraftfahrzeugs und zur Umwandlung der Abgase in ein Gas, das beim Austritt
in die Atmosphäre möglichst -unschädlich ist, die Einspeisung von Luft in ein Abgasreinigungssystem
ein wirksames Verfahren darstellt, wobei diese Luft dann mit dem Abgas aus dem Motor
gemischt wird, damit eine zusätzliche Verbrennung des Abgases erfolgt und der Anteil
unverbrannter Abgasbestandteile weitestmöglich vermindert wird.
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Wie ebenfalls bekannt ist, müssen die Strömungswege der Luft auf
komplizierte Weise gesteuert werden, damit die Luft während des Betriebes des Motors
von Zeit zu Zeit in verschiedene Abschnitte des Abgasreinigungssystems eingespeist
wird, was erforderlich ist, um ständig eine optimale Wirkung zu erzielen-. Ein solcher
Wechsel der Strömungswege ist beispielsweise notwendig, wenn die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs Vermindert wird oder wenn das Abgasreinigungssystem überhitzt ist.
Um die Anforderungen zu erfüllen, war es bisher üblich, zwei entweder getrennte
oder zu einer Einheit zusammengefaßte Dreiwegventile zu benutzen.
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Diese herkömmliche Vorrichtung ist jedoch kompliziert konstruiert
und erfordert einen verhältnismäßig großen Einbauraum. Ferner ist die herkömmliche
Vorrichtung teuer und bringt erheblichen Zeit-, Arbeits- und Materialaufwand beim
Einbau
in ein Abgasreinigungssystem mit sich. Ferner wird ein komplizierter Mechanismus
zur Betätigung dieser komplizierten Vorrichtung benötigt, um die Strömungswege der
Luft in erforderlicher Weise zu wechseln.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der- herkömmlicher
Vorrichtung zu vermeiden und ein neues und verbessertes Wechsel- bzw. -Mehrwegventil.zur
Steuerung.der Strömungswege eines Luftstromes zu. schaffen, das einfacher und billiger
konstruiert ist. Dies soll mit einem einzigen Gehäuse und einem Paar Ventilkörper
erreicht werden, die jeweils einem von zwei Hauptventilauslässen zugeordnet sind
und wahlweise einfach durch Betätigung eines einzigen Stellelementes so verstellt
werden können, daß wahlweise einer der zwei Hauptauslässe geöffnet wird.
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Erfindungsgemäße Wechselventile sind in den Patentansprüchen- gekennzeichnet.
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Das erfindungsgemäße Wechselventil umfaßt ein Gehäuse mit einem Lufteiniaß
und einem ersten Auslaß, einem zweiten Auslaß und einem dritten Auslaß. Ferner umfaßt
das erfindungsgemäße Wechselventil einen ersten Ventilkörper, der dem ersten Auslaß
z.ugeordnet ist und diesen normalerweise
geschlossen hält, einen
zweiten Ventilkörper, der dem zweiten Auslaß zugeordnet ist und diesen normalerweise
geschlossen hält, und einen membranbetätigten Stößel, der in Axialrichtung zwischen
einer ersten und einer zweiten Stellung verschoben werden kann, damit er wahlweise
den ersten bzw. zweiten Ventilkörper so verschiebt, daß wahlweise der erste bzw.
zweite Auslaß so geöffnet werden, daß der zweite Auslaß geschlossen ist, während
der erste Auslaß offen ist, und umgekehrt. Am Stößel sind zwei einander zugewandte
Schultern ausgebildet,die zwischen sich einen Abschnitt des Stößels mit vermindertem
Durchmesser begrenzen, wobei der erste und der zweite Ventilkörper um den dünneren
Abschnitt des Stößels herum angeordnet sind und in jeweils entgegengesetzte Richtungen
weisen. Der.dünnere Abschnitt des Stößels kann relativ zum ersten und zweiten Ventilkörper
gleitend verschoben werden, und bei einer Verschiebung des Stößels in seine erste
Stellung kann eine seiner Schultern mit dem er-sten Ventilkörper in Eingriff treten,
damit der erste Auslaß geöffnet wird, wogegen die andere Schulter mit dem zweiten
Ventilkörper bei einer Verschiebung des Stößels in seine zweite Stellung in Eingriff
tritt und dadurch den zweiten Auslaß öffnet. Es ist zumindest eine Schraubenfeder
vorgesehen, die den jeweils nicht in Eingriff mit der zugehörigen Schulter des Stößels
stehenden Ventilkörper
in eine Stellung drückt, in der er den
entsprechenden Ventilauslaß geschlossen hält. Ferner umfaßt das erfindungsgemäße
Wechselventil einen dritten Ventilkörper, der elastisch so beaufschlagt ist, daß
er normalerweise den dritten Auslaß geschlossen oder offen hält. Der dritte Ventilkörper
kann unabhängig vom Stößel betätigt werden, oder er ist funktional mit diesem verbunden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt
und werden im folgenden näher erläutert Es zeigen: Fig.l eine schematische Draufsicht
auf ein erfindungsgemäßes Wechselventil, das in ein Abgasreinigungssystem eines
Kraftfahrzeugverbrennungsmotors eingebaut ist; Fig. 2 einen Längs schnitt durch
eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wechselventils; Fig. 2A eine
ausschnittsweise, vergrößerte Ansicht von Elementen des in Fig. 2 gezeigten Wechselventils;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Wechselventils; Fig. 3A eine ausschnittsweise, vergrößerte Ansicht von Elementen
des in Fig. 3 gezeigten Wechselventils; Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine weitere
Ausführungs- -form eines erfindungsgemäßen Wechselventils; und Fig. 4A eine ausschnittsweise'
vergrößerte Ansicht des in Fig. 4 gezeigten Wechselventils.
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Fig.. 1 zeigt schematisch einen Mehrzylinder- -verbrennungsmotor
1, zu dem eine nicht dargestellte Kurbelzelle gehört, zusammen mit seinem Abgassystem,
in dem sich.
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ein Wechsel- bzw. Mehrwegventil 7 zur Steuerung der Strömungswege
eines Luftstromes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet..
Eine Luftpumpe 5, die von der -Kurbelwelle des Motors 1 gedreht werden kann, weist
einen Lufteinlaß 5a und einen Luftauslaß 5b auf. Ferner ist ein Luftfilter 6 vorgesehen,
der einen Haupteinlaß, einen Rücklaufeinlaß 6a sowie. einen Auslaß -6b hat. Der
Einlaß 5a der Luftpumpe 5 ist mit dem Auslaß 6b des Luftfilters 6 über eine Leitung
26 verbunden. Am Motor 1 ist ferner ein Auspuffkrümmer.bzw. Abgassammler 2 vorgesehen,
der in dargestellter Weise vier Einlässe hat, von denen jeder mit einem Abgasauslaß
des Motors 1 verbunden ist. Zum Motor 1 gehört auch eine verzweigte Luftspeiseleitung
20, die vier Auslässe hat, von denen jeder mit einem der Abgasauslässe des Mqtors
1 Verbunden ist, damit in diese Auslässe unter Steuerung durch das Wechselventil
7 Luft eingespeist werden kann. Der Auslaß des Abgassammlers 2, in dem die aus den
einzelnen Abgasauslässen austretenden Abgasteilmengen zusammengeführt werden, ist.mit
einem Ende eines Auspuffrohrs 3 verbunden. Das andere Ende des Auspuffrohres 3 ist
mit einem katalytischen rJandler 4 verbunden, der das Abgas durch chemische Reaktionen-reinigen
.kann.
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-Das Wechselventil 7 weist einen Einlaß. 8 auf, mit dem der Auslaß
Sb der Luftpumpe 5 über eine Leitung 1S verbunden ist. Ferner weist das Wechselventil
7 einen ersten Auslaß 10, einen zweiten Auslaß 11 sowie einen dritten Auslaß 12
auf. Der erste Auslaß 10 ist mit der verzweigten Luftspeiseleitung 20 über eine
Leitung 19 verbunden, wobei -ein erstes Rtskschlagventil 21- zwischen der verzweigten
Luftspeisefeitung 20 und der Leitung vorgesehen ist, damit keine Rückströmung aus
der verzweigten Luftspeiseleitung 20 zur Leitung 19 erfolgen-kann. Am Auspuffrohr
3 befindet sich ein Luftspeiserohr 23, das in das Auspuffrohr 3 unmittelbar stromauf
des katalytischen Wandlers 4 mündet.
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Der zweite Auslaß 11 des Wechselventils 7 ist mit dem Luftspeiserohr
23 über eine Leitung 22 verbunden, wobei ein zweites Rückschlagventil 24 zwischen
der Leitung 22 und dem Luftspeiserohr 23 vorgesehen ist, damit keine Rückströmung
vom Auspuffrohr 3 zur Leitung 22 erfolgen kann. Der dritte Auslaß 12 ist mit dem
Rücklaufeinlaß 6a des Luftfilters 6 über eine Bypassleitung 25 verbunden. Bei den
Leitungen 18, 19, 22 und 25 handelt es sich vorzugsweise um Rohrleitungen.
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Im folgenden wird auf Fig. 2 eingegangen, in der das Wechselventil
7 ausführlicher dargestellt ist. Dieses Wechselventil 7 hat ein im wesentlichen
zylindrisches Gehäuse 9a, das wie in Fig. 1 senkrecht angeordnet ist. Das
Gehäuse
9a begrenzt eine zylindrische Ventilkammer 9 und umfaßt vier um die Ventilkammer
9 herum angeordnete Öffnungen .9b, 10b, 11b und 12b. Die erste Öffnung 9b liegt
auf einer Seite der Ventilkammer 9 und bildet den Einlaß 8. Die zweite Öffnung 1Ob
liegt koaxial zur Ventilkammer 9 an deren einem Ende und unter rechtem Winkel zur
ersten Öffnung 9b.
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.Die zweite Öffnung 1Ob bildet eine Verbindungskammer 10c mit einem
Auslaß 10d, der unter einem ungefähr rechten Winkel zur zweite Öffnung 1Ob auf der
zur ersten Öffnung 9b.gegenüberliegenden Seite der Ventilkammer 9 liegt. Der Auslaß
10d der Verbindungskammer 10c bildet den ersten Auslaß 1-0 des Wechselventils, der
parallel zum Einlaß 8 jedoch in entgegengesetzter Richtung dazu verläuft.
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Die dritte Öffnung lib befindet sich am anderen Ende der Ventilkammer
9 und liegt koaxial zur Ventilkammer 9 und zur zweiten öffnung 10b. Die dritte öffnung
11b bildet den zweiten Auslaß 11, der unter rechten Winkeln zum Einlaß 8 und zum
ersten Auslaß 10 verläuft. Die vierte Öffnung 12b befindet sich auf der zur ersten
öffnung 9b diametral gegenüberliegenden Seite der Ventilkammer 9 und hat einen etwas
geringeren Durchmesser als die erste Öffnung 9b.
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Auf der Außenseite der Ventilkammer 9 befindet sich eine Ventilnebenkammer
12d, die koaxial zur vierten Öffnung 12b angeordnet ist und einen etwas größeren
Durchmesser als die
vierte Öffnung 12b hat. Die Nebenkammer 12d
verbindet die vierte Öffnung 12b mit dem dritten Auslaß 12 an einem nach innen ragenden
Ringflansch 12e vorbei. Der dritte Auslaß 12 verläuft parallel zum.ersten Auslad
10 in gleicher Richtung wie dieser. Am Ventilgehäuse 9sind zwei einander gegenüber
angeordnete, ringförmige, abgeschrägte Rändern 1Oe und 11c ausgebildet, die koaxial
zueinander liegen und sich jeweils bei der zweit Offnung 10b bzw. dritten Öffnung
11b der Ventilkammer 9 befinde.
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In der zum zweiten Auslaß 11 gegenüberliegenden Wand des Ventilgehäuses
9a ist eine zylindrische Bohrung 9c ausgebildet, die koaxial zur Ventilkammer 9
verläuft. In der zylindrischen Bohrung 9c sitzt verschiebbar ein länglicher Ventilstößel
17, zu dem ein Abschnitt 17c gehört, der aus dem Ventilgehäuse 9a herausragt. Der
andere Abschnitt 17d des Ventilstößels 17 ragt nach innen durch die Verbindungskammer
10c und koaxial in die Ventilkammer 9. Am Ventilstößel 17 befindet sich eine erste
umlaufende Schulter 17a.
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Die erste Schulter 17a befindet sich in der Regel in der Verbindungskammer
10c und unterteilt den Ventilstößel 17 in Längsrichtung in den einen Abschnitt 17c
und den anderen Abschnitt 17d, der einen etwas geringeren Durchmesser als der Abschnitt
17c hat. Der Durchmesser des Ventilstößels 17 nimmt'am freien Ende des Abschnitts
17d wieder zu, wo sich
eine zweite Schulter 17e befindet, durch
die ein dickeres Ende 17b am freinen Ende des Abschnitts 17d definiert wird.
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Das dickere Ende 17b befindet sich in der Regel in der'Mitte der dritten
Öffnung lib des Ventilgehäuses 9a. Ein allgemein ringförmiger Ventilkörper iOa sitzt
gleitend verschiebbar auf dem Abschnit 17d des Ventilstößels 17 und befindet sich
in der Ventilkammer 9 an einer Stelie dicht bei der zweiten Öffnung 105 des. Ventilgehäuses
9a und der ersta Schulter 17a des 'Ventilstößels 17. Der erste Ventilkörper 10a
hat einen abgeschrägten Rand lof; der komplementär zum abgeschrägten Rand 10e des
Ventilgehäuses 9a ausgebildet ist und die zweite Offnung'1Ob schließen und -dadurch
in,Neutralste'llung des Wechselventils 7, die in'Fig. 2 dargestellt ist, die Luftströmung
durch den ersten Auslaß 10 sperren kann. Auf der zum abgeschrägten Rand 10f entgegengesetzten
Seite hat der Ventilkörper 10a einen deutlich geringeren Durchmesser, so daß dort
eine nach innen gerichtete Schulter 10g besteht.
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Durch den ersten Ventilkörper 10a verläuft eine axiale Bohrung 10h
mit einem Durchme,sser, der etwas größer als der Durchmesser des'Abschnitts 7a des
Ventilstößels 17 ist, damit der Ventilstößel 17 relativ zum ersten Ventilkörper
10a in Axialrichtung verschoben werden kann. Der Durchmesser der axialen Bohrung
10h ist jedoch kleiner als der-Durchmesser des Abschnitts 17c des Ventilstößels
17, so daß die erste Schulter 17a des Ventilstößels 17 am ersten
Ventilkörper
10a angreifen kann.
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- Ein zweiter Ventilkörper ila entspricht in seiner Konstruktion
weitgehend dem ersten Ventilkörper 1Oa und befindet sich in der Ventilkammer 9 am
zum ersten Ventilkörper 10a entgegengesetzten Ende. Dieser zweite Ventilkörper la
sitzt gleitend-verschiebbar auf dem freien Ende des Abschnitts 17d des Ventilstößels
17 koaxial zum ersten Ventilkörper 1Oa nahe der dritten Öffnung llb des Ventilgehäuses
19a. Auf einer Seite des zweiten Ventilkörpers lia ist ein abgeschrägter Rand 11d
ausgebildet, der komplementär zum abgeschrägten Rand 11c des Ventilgehäuses 9a geformt
und diesem zugewandt ist. Der abgeschrägte Rand lid des zweiten Ventilkörpers lia
kann die dritte Öffnung lib des Ventilgehäuses.9a schließen und in Neutralstellung
des Wechselventils 7, die in Fig. 2 dargestellt ist, die Luftströmung durch den
zweiten Auslaß 11 sperrens Auf der zum abgeschrägten Rand lid entgegengesetzten-
Seite hat der zweite Ventilkörper- lia einen deutlich kleineren Außendurchmesser,
wodurch eine nach innen verlaufende Schulter 11e gebildet wird. Im zweiten Ventilkörper
ila befindet -sich ein axiales Loch 11f, und. zwischen den entgegengesetzten, offenen
Enden des axialen Loches 11f befindet sich eine innere, ringförmige Schulter 11g.
Die innere Schulter lig begrenzt einen Abschnitt llh des axialen Loches llf mit
größerem
Durchmesser, in dem das dichtgeEnde lib des Ventilstößels 17 axial verschiebbar
sitzt. Dieses Ende kann in Eingriff mit der inneren Schulter 11g des zweiten Ventilkörpers
lia treten. Es ist erkennbar, daß der erste Ventilkörper lOa'und der zweite Ventilkörper
lla in entgegengesetzten Richtungen bewegt werden können,- damit sie -den ersten
Auslaß 10 bzw. den zweiten Auslaß 11 öffnen oder schließen.
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Zwischen dem ersten Ventilkörper 1Oa und dem zweiten Ventilkörper
lla sitzt eine Schrauben-feder 13, die den Abschnitt 17d des Ventilstößels 17 umgibt.
Mit ihrem einen Ende sitzt die Schraubenfeder 13 auf der Schulter 10gdes ersten
Ventilkörpers 1Oa, wogegen das andere Ende der Schraubenfeder 13 auf der Schulter
lle des zweiten Ventilkörpers lla sitzt. Von der Schraubenfeder 13 werden der erste
Ventilkörper fOa und der-zweite Ventilkörper lla normalerweise voneinander weggedrückt,
so daß ihre jeweiligen abgeschrägten Rändern 10f und lid in engem Kontakt mit den
abgeschrägten Rändern 1Oe und llc des Ventilgehäuses 9a stehen und dadurch die zweite
Öffnung 1Ob bzw. die dritte Öffnung lib schließen, wodurch-die Luftströmung sowohl
durch den ersten Auslaß 10 als auch durch den zweiten Auslaß 11 gesperrt wird. In
der Verbindungskammer 10c sitzt auf dem Abschnitt 17c des Ventilstößels 17 ein an
diesem befestigter Ring 41. Zwischen dem ersten Ventilkörper lOa und dem Ring 41
sitzt
eine zweite Schraubenfeder 40, die den Abschnitt-17c des Ventilstößels 17 dicht
bei der ersten Schulter 17a -umgibt. Die zweite Schraubenfeder 40 hat eine wesentlich
geringere.Federkraft als die erste Schraubenfeder i3; sie liefert jedoch'eine zusätzliche
Kraft, die dazu beiträgt, den ersten Ventilkörper 1Oa vom abgeschrägten Rand 10e
des Ventilgehäuses 9a abzuheben, damit Luft durch den ersten Auslaß 10 strömen kann,
wenn der Ventilstößel 17 nach innen verschoben wird, wie noch ausführlicher erläutert
werden wird.
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Auch die Elemente, die den Hauptanteil der Stellkraft zur Betätigung
des Ventilstößels 17 iiefern, werden noch erläutert werden.
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In der Verbindungskammer 12d, die mit dem dritten Auslaß 12 in Verbindung
steht, befindet sich ein dritter Ventilkörper 12a, der scheibenförmig ausgebildet
ist und einen etwas größeren Durchmesser als die vierte Öffnung 12b des Ventilgehäuses
9a hat. Dieser Ventilkörper 12a ist koaxial zur vierten Öffnung 12b unmittelbar
stromab dieser Öffnung angeordnet. Auf der zur vierten Öffnung 12b entgegengesetzten
Seite ist im dritten Ventilkörper 12a eine koaxiale, kreisförmige Ausnehmung 12f
ausgebildet. Zwischen der kreisförmigen Ausnehmung 12f und dem Ringflansch 12e sitzt.
koaxial zum dritten Ventilkörper 12a eine dritte Schraubenfeder 12c, die normalerweise-
den dritten Ventil-~körper 12a gegen die vierte Öffnung 12b drückt, so -daß diese
geschlossen wird. Der dritte Auslaß 12 dient als überdruckauslaß. Wenn der Druck
der Luft in der Ventilkammer
9, die normalerweise an der-zweiten
Öffnung lOb und der dritten Öffnung 11b geschlossen ist, einen bestimmten oberen
Grenzwert erreicht hat, drückt die. Luft in der Ventilkammer 9 den dritten Ventilkörper
12a entgegen der'Kraft der dritten Feder 12c von der vierten Öffnung 12b weg, so
daß alle zusätzlich durch den Einlaß 8 einströmende Luft--durch den dritten Auslaß
12 ah- und.zurückgeleitet wird, damit ein gefährlcher Druckanstieg in der Ventilkammer
9 verhindert wird.
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An der Wand des Ventilgehäuses 9a, durch die der Abschnitt 17c des
Ventilstößels 17 hinausragt, ist ein weiteres Gehäuse 14 befestigt, das im wesentlichen
zylindrische Form hat. Dieses Gehäuse umschließt eine Membrankammer 14A, die zylindrisch
geformt ist und koaxial zur Ventilkammer'9 liegt. In der Membrankammer 14A befindet
sich'eine koaxial angeordnete Membran 15, die die Megbrankamner 14A in zwei koaxiale
Abschnitte, d.h. einen ersten Abschnitt 14a und einen zweiten Abschnitt 14b unterteilt,
von denen der Abschnitt 14b näher bei der Ventilkammer 9 als der erste Abschnitt
14a liegt. In ihrer Mitte 15a ist die Membran 15 mit dem freien Ende des Abschnitts
17c des Ventilstößels 17 verbunden, de durch die angrenzende Wand des Ventilgehäuses
9a in die Membrankammer 14A ragt. Der Rand 15b der Membran 15 ist zwischen aneinander
angrenzenden Rändern der Wände des Ventilgehäuses 9a und des Membrangehäuses 14
eingespannt.
In der Wand-des Membrangehäuses 14 ist ein erster länglicher Fühleranschluß 16 unter
rechtem Winkel ,zur Membrankammer 14A ausgebildet. Dieser erste Fühleranschluß mündet
an einem Ende in den ersten Abschnitt 14a der Membrankammer 14A. In der beim Membrangehäuse
14 liegenden Wand des Ventilgehäuses -14a ist ein länglicher -zweiter Fühleranschluß
1-6A ausgebildet. Der'zweite Fühleranschluß 16A verläuft parallel zum ersten Fühleranschluß
16 und mündet an seinem einen Ende in den zweiten Abschnitt 14b der Membrankammer
14A. Die anderen Enden der Fühleranschlüsse 16 und 16A sind- mit einer nicht dargestellten,
geeigneten Luftdruckquelle'verbunden, die den Druck der Luft im ersten Abschnitt
14a und im zweiten Abschnitt 14b der Membrankammer 14A wahlweise zwischen atmosphärischem
Druck und ausreichendem Unterdruck ändert, so daß sich dadurch die Membran 15 entlang
der Achse der Membrankammer 14A vor- und zurückbewegen kann. In Fig. 2 ist die Membran
15 in ihrer Neutralstellung dargestellt, in der sie den Ventilstößel 17 in seiner
Neutralstellung hält, in der sowohl die erste Schulter 17a als auch die zweite Schulter-17e
des Ventilstößels 17 vom ersten Ventilkörper 1Oa bzw.
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zweiten Ventilkörper lla getrennt gehalten werden, so daß der erste
Ventilkörper 10a und der zweite Ventilkörper lla die zweite Öffnung 1Ob bzw. die
dritte Öffnung lib des Ventilgehäuses 9a geschlossen halten, da die erste Schraubenfeder
13 unbehindert auf sie wirkt.
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Im folgenden wird die Funktionsweise des in Fig. 2 dargestellten
ifechselventils erläutert. Im Betrieb wird die Luftpumpe 5 angetrieben, so daß sie
aus ihrem Luftauslaß 5b durch die Leitung 18 und den Einlaß.8 Luft in das Wechselventil
7 eingespeist. Der Druck der Luft in der Ventilkammer 9 steigt allmählich an und
erreicht schließlich den bestimmten oberen Grenzwert. Dann drückt die Luft in der
Ventilkammer -9 den dritten Ventilkörper 12a entgegen der Kraft der dritten Schraubenfeder
12c weg von der vierten Öffnung 12-b. Die in die Ventilkammer 9 eingespeiste Luft
strömt dann durch die vierte Öffnung 12b in den dritten Auslaß 12 und-kehrt durch
die Leitung 25 zum Luftfilter 6 -zurück. Es wird die gesamte in die Ventilkammer
9 eingespeiste Luft durch den dritten Auslaß 12 im Nebenschluß zurückge-führt, so
daß keinerle-i Luft durch den ersten Auslaß tO oder den zweiten Auslaß 11 strömt.
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Dieser Zustand wird dann beendet, wenn Luft aus der Ventilkammer 9
entweder durch den ersten Auslaß 10 in die verzweigte Luftspeiseleitung 20 oder
durch den zweiten Auslaß 11 in das Luftspeiserohr 23 geliefert werden soll.
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Damit durch den ersten Auslaß 10 in die verzweigte Luftspeiseleitung
20 Luft eingelassen wird, wird der Luftdruck im zweiten Abschnitt 14b der Membrankammer
vermindert, während gleichzeitig der erste Abschnitt 14a der Membrankammer auf atmosphärischem
Druck gehalten wird.
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Daher bewegt sich die Membran 15 zum zweiten Abschnitt.l4b' der Membrankammer,
wodurch der Ventilstößel 17 tiefer in die Ventilkammer 9 hineingeschoben wird. Der
Ring 41 am Ventilstößel 17 drückt dabei die zweite Schraubenfeder 40 zusammen, da
sie eine kleinere Federkraft als die erste Schraubenfeder-13 hat, und der Ventilstößel
17 wird zunächst ohne den ersten Ventilkörper 10a und auch ohne den zweiten Ventilkörper
11a verschoben. Es wird dann ein Zustand erreicht, bei dem die erste Schulter 17a
des Ventilstößels 17 zur Anlage am ersten Ventilkörper lOa-kommt. Wenn dann der
Druck der Luft im zweiten Abschnitt 14b der Membrankammer relativ zum Druck im ersten
Abschnitt 14a weiter vermindert wird, hebt die erste Schulter 17a des Ventilstößels
17- den ersten Ventilkörper 10a von dessen zugehörigem, abgeschrägten Rand 10e des
Ventilgehäuses 9a entgegen der Kraft der ersten Schraubenfeder 13 ab. Es ist erkennbar,
daß die zweite Schraubenfeder 40 die Membran 15 dabei unterstützt, den ersten Ventilkörper
10a in die beschriebene Stellung zu drücken. Unter der Einwirkung der ersten Schraubenfeder
13-hält der zweite Ventilkörper iia die dritte Öffnung llb geschlossen, da das freie
Ende des Abschnitts 17d des Ventilstößels 17 relativ zum zweiten Ventilkörper lla
verschoben wird. Auf diese Weise kann eine Luftströmung zwischen dem Einlaß 8 und
dem ersten Auslaß 10 durch die Ventilkammer 9 und deren zweite Öffnung 1Ob hergestellt
werden, während keine Luft durch den zweiten
Auslaß 11 strömt Damit
durch das Luftspeiserohr 23 Luft in das Auspuffrohr 3 eingeleitet wird, wird der
zuvor beschriebene Vorgang umgekehrt ausgeführt. Ober die Fühleranschlüsse 16 und
16A, die mit einer geeigneten Drucksteuerung verbundes sind, wird der Druck der
Luft im ersten Abschnitt 14a der Membrankammer relativ zum Druck der Luft im zweiten
Abschnitt 14b vermindert. Die Membran 15 bewegt sich dadurch zum ersten Abschnitt
14a der Membrankammer, wodurch der Ventilstößel 17 etwas aus der Ventilkammer 9
herausgezogen wird. Dadurch wird die erste Schulter 17a des Ventilstößels 17 vom
ersten Ventilkörper 1Oa gelöst, während die erste Schraubenfeder 13 den ersten Ventilkörper
10a wieder in Anlage an der- zweiten Öffnung 1Ob des Ventilgehäuses 9a bringt, so
daß die Luftströmung durch den ersten Auslaß 10 unterbrochen-wird. Die zweite Schulter
17e desVentilstößels 17 kommt zur Anlage an der inneren Schulter 11g des zweiten
Ventilkörpers lla. Dann hebt der Ventilstößel 17 den zweiten Ventilkörper lla entgegen
der Kraft der ersten Schraubenfeder 13 von der dritten Öffnung llb des Ventilgehäuses
9a ab, so daß eine Luftströmung zwischen dem Einlaß 8 und dem zweiten Auslaß 11
erfolgen kann.
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Es ist zu beachten, daß gleichzeitig eine Rückströmung der Luft durch
den dritten Auslaß 12 und eine Luftströmung
durch den ersten Auslaß
10 bzw. den zweiten Auslaß 11 erfolgen kann, solange der Druck der Luft in der Ventilkammer
höher als der bestimmte obere Grenzwert ist, wobei dann alle überschüssige Luft
durch den dritten Auslaß 12 zurückgeführt wird.
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Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 ein Wechselventil 107
zur Steuerung der Strömungswege eines Luftstromes gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung erläutert. Das Wechselventil 107 umfaßt ein im wesentlichen zylindrisches
Gehäuse 109a, in dem sich eine im wesentlichen zylindrische Ventilkammer 109 befindet.
Die Ventilkammer 109 hat vier Öffnungen 109b, 11Ob, iilb und 112b. Die erste Öffnung
109b bildet einen Einlaß 108, der mit einer nicht dargestellten Luftpumpe in Verbindung
steht, die jedoch der in Fig. 1 dargestellten Luftpumpe entspricht.
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Die zweite Öffnung 11Ob bildet einen ersten Auslaß 110, der parallel
zum Einlaß 108 in entgegengesetzter Richtung zu diesem verläuft und mit einer nicht
dargestellten, verzweigten Luftspeiseleitung in Verbindung steht, die der in Fig.
1 gezeigten, verzweigten Luftspeiseleitung 20 entspricht. Die dritte Öffnung ilib
bildet einen zweiten Auslaß 111, der unter rechten Winkeln zum Einlaß 108 und zum
ersten Auslaß 110 verläuft und mit einem nicht dargestellten Luftspeiserohr verbunden
ist, das dem in Fig. 1 gezeigten Luftspeiserohr 23 entspricht. Der zweite Auslaß
111 umfaßt eine
nach innen ragende, rohrförmige Wand 140 sowie
eine nach außen ragende, rohrförmige Wand 142, die einstückig mit der nach innen
ragenden, rohrförmigen Wand 140 ausgebildet ist, koaxial zu dieser verläuft und
ungefähr gleiche Länge wie sie hat. Die nach innen ragende, rohrförmige Wand 140
hat ein inneres Ende 141,das sich ungefähr in der Mitte der Ventilkammer 109 befindet
und dort die dritte Öffnung ilib des Ventilgehäuses 109a begrenzt. Die dritte Öffnungiilb
liegt koaxial zur zweiten Öffnung 110b. Die vierte Öffnung 112b bildet einen dritten
Auslaß bzw. Überdruckauslaß 112, der parallel zum ersten Auslaß 110 in gleicher
Richtung wie dieser und unter rechtem Winkel zum zweiten Auslaß 111 verläuft. Der
dritte Auslaß 112 steht mit einem nicht dargestellten Luftfilter in Verbindung,
das jedoch dem in Fig. 1 dargestellten Luftfilter 6 entspricht.
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Der Einlaß 108 befindet sich nahe einem Ende der Ventilkammer 109
auf deren einer Seite, und der dritte Auslaß 112 befindet sich nahe dem anderen
Ende der Ventilkammer 109 auf deren zum Einlaß 108 entgegengesetzter Seite. Am Ventilgehäuse
109a ist an dessen einem Ende ein quer verlaufender Wandabschnitt 109d angeformt,
der so über der zweiten Öffnung 110b verläuft, daß zwischen diesem Wandabschnitt
und der zweiten Öffnung eine Verbindungskammer 110c gebildet wird, deren Einlaß
von der zweiten Öffnung 11Ob gebildet wird.
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Die Verbindungskammer 110c hat einen Auslaß 110d, der fast
unter
rechtem Winkel zur-zweiten Öffnung 11Ob liegt und in den ersten Auslaß 110 übergeht,
dessen Achse senkrecht zur Achse der Ventilkammer 109 verläuft.
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Durch den quer verl'aufenden Wandabschnitt 109d des Ventilgehäuses
109a verläuft eine zylindrische'Bohrung 109c, die koaxial zur zweiten Öffnung 11Ob
verläuft. In der zylindrischen Bohrung 109c sitzt verschiebbar,ein langgestreckter
Ventilstößel 117, der durch die Verbindungskammer 110c in die Ventilkammer 109 hineinragt.
Ungefähr in seiner Mitte weist der Ventilstößel eine erste Schulter 117a auf. Wenn
sich der Ventilstößel 117 in seiner Neutralstellung befindet, die in Fig. 3 dargestellt
ist, liegt die erste Schulter 117a in der zweiten oeffnung 11Ob der Ventilkammer
109. Die erste Schulter 117a unterteilt den Ventilstößel 117 in einen Abschnitt
117c, der in der zylindrischen Bohrung 109c sitzt, und einen anderen-Abschnitt 117d,
der koaxial zur zweiten Öffnung 11Ob und zur dritten Öffnung 111b in der Ventilkammer
109 angeordnet ist. Der eine Abschnitt 117c des Ventilstößels 117 ragt aus der zylindrischen
Bohrung 109c heraus. Nahe dem freien Ende des Abschnitts 117d ist am Ventilstößel
117 ein zweite Schulter 117e ausgebildet. Die zweite Schulter 117e begrenzt ein
verdicktes Ende 117b des Abschnitts 117d. Das verdickte Ende 117b endet in der dritten
Öffnung 111b der Ventil--kammer 109 und'liegt bei Neutralstellung des Wechselventils
107,
die in Fig. 3 dargestellt ist, im wesentlichen in der gleichen Ebene wie das innere
Ende 14'1 des zweiten Auslasses 111.
-
Nahe der ersten Schulter 117a umgibt ein erster Ventilkörper 11Oa,
der im wesentlichen zylindrisch geformt ist, den Abschnitt 117d des Ventilstößels
117. Durch diesen ersten Ventilkörper 11Oa geht eine axiale Bohrung 11Oh hindurch,.
die koaxial zur zweiten öffnung 11Ob der Ventilkammer 109 verläuft,. Die axiale
Bohrung 110h hat einen etwas größeren. Durchmesser als der Abschnitt 117d des Ventilstößels
117. Dieser Abschnitt 117d geht verschiebbar durch die axial Bohrung 110h hindurch.
Die axiale Bohrung 11Oh hat jedoch einen kleineren Durchmesser als der Abschnitt
117c des Ventilstößels 117. Der erste Ventilkörper 11Oa umfaßt eine innere zylindrische
Wand 143, die die axiale Bohrung 11Oh umgibt, sowie eine äußere zylindrische Wand
127, die die innere zylindrische Wand 143 umgibt. Eine Stirnwand'144 verbindet ein
Ende der inneren zylindrischen Wand 143 mit einem Ende der äußeren zylindrischen
Wand 127.
-
Zwischen der inneren zylindrischen Wand 143 und der äußeren zylindrischen
Wand 127 ist eine Ringnut 145 ausgebildet. An dem einen Ende der äußeren zylindrischen
Wand 127 befindet sich ein ringförmiger, abgeschrägter Rand 146, der um die Stirnwand
144 herumläuft. Die äußere zylindrische Wand 127
ist ungefähr doppelt
so lang wie die innere zylindrische Wand 143 und umgrenzt in ihrem Inneren eine
zylindrische -innere Ventilkammer 147. Durch die äußere-zylindrische Wand 127 gehen
mehrere Löcher 128 hindurch. Das andere Ende 134 der äußeren zylindrischen Wand
127 ist offen. Wenn der erste Ventilkörper 110a seine in Fig. 3 dargestellte Neutralstellung
einnimmt, wird die Stirnwand -14'4 in Berührung mit dem Rand der zweiten Öffnung
11mob gehalten, so daß er diese Öffnung geschlossen hält.
-
Nahe dem verdickten Ende 117b des Ventilstößels 117 wird dessen Abschnitt
117d von einem zweiten Ventilkörper lila umgeben, der im wesentlichen zylindrische
Form hat. Durch den zweiten Ventilkörper 111a verläuft ein axiales Loch -Ilif, das
koaxial zur dritten Öffnung lilb der Ventilkammer 109 verläuft. Das axiale Loch
lllc weist ungefähr insezner Mitte einen Durchmessersprung auf, durch' den eine
erste innere Schulter ilig, die der dritten Öffnung 111b zugewandt ist, und ein
Abschnitt liih mit vergrößertem Durchmesser gebildet werden. Dieser Abschnitt ilih
ist mitdem zweiten Auslaß 111 ausgerichtet. Nahe der dritten Öffnung ilib nimmt
der Durchmesser des Abschnitts ilih erneut zu, wodurch eine zweite innere Schulter
148 entsteht, die parallel zur ersten inneren Schulter ilig verläuft. Zur zweiten
inneren Schulter 148 gehört eine äußere Schulter
rille, deren Außendurchmesser
größer als der der inneren Schulter 148 ist und die in einer zur Ebene der zweiten
-inneren Schulter 148 parallelen Ebene liegt. Die zweite innere Schulter 148 und
die äußere Schulter 111e begrenzen eine koaxiale zylindrische ;Va'nd 149 mit einem
freien Ende 136. Wenn sich das Wechselventil 107- in seiner in Fig. 3 dargestellten
Neutralstellung - befindet, sitzt die zweite innere Schulter' 148 des zweiten Ventilkörpers
lila auf dem inneren Ende 141 der nach innen ragenden, rohrförmigen Wand 14-0 des
zweiten Auslasses 111, wobei die Wand 149 die nach innen ragende, rohrförmige Wand
140 im Bereich von deren innerem Ende'141 umgibt. Die Wand 149 des zweiten Ventilkörpers'
lila hat einen Innendurchmesser, der etwas größer als der Außendurchmesser der nach
innen ragenden, rohrförmigen Wand- 140 ist. Das verdickte Ende 117b des Ventilstößels
117 befindet sich bei Neutral-stellung des Wechselventils 107 im erweiterten Abschnitt
ilih des axialen Loches des zweiten Ventilkörpers liga. Die zweite Schulter 117e
des Ventilstößels 117 kann an der ersten inneren Schulter Ilig des zweiten-Ventilkörpers
lila angreifen, wenn der Ventilstößel in einer Richtung axial verschoben wird, wie
noch erläutert werden wird.
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Zwischen dem ersten Ventilkörper 11Oa und dem zweiten Ventilkörper
lila sitzt eine-erste Schraubenfeder 113,
die die Ventilkörper
in entgegengesetzten Richtungen drückt, damit der erste Auslaß 110 und der zweite
Auslaß 111 geschlossen gehalten werden. Der Außendurchmesser des zweiten Ventilkörpers
iila ist ungefähr gleich dem Außendurchmesser der inneren zylindrischen Wand 143
des ersten Ventilkörpers 110a, und die erste Schraubenfeder 113 umgibt die innere
zylindrische Wand 143 des ersten Ventilkörpers 11Oa sowie den zweiten Ventilkörper
liga. Ein Ende der ersten Schraubenfeder 113 sitzt in der Ringnut 145 des ersten
Ventilkörpers 11Oa, und das andere Ende der Schraubenfeder 113 sitzt auf der äußren
Schulter rille des zweiten Ventillörpers liga. Wenn sich der Ventilstößel 117 in
seiner in Fig. 3 dargestellten Neutralstellung befindet, drückt die erste Schraubenfeder
113 die Stirnwand 144 des ersten Ventilkörpers 110a gegen die zweite Öffnung 110b
sowie die zweite innere Schulter 148 gegen die dritte Öffnung ills, so daß diese
Öffnungen geschlossen sind.
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Ein Dichtungsring 129 umgibt die äußere zylindrische Wand 127 des
ersten Ventilkörpers 11Oa nahe dessen unterem Ende und sorgt für luftdichte Abdichtung.
Die äußere zylindrische Wand 127 kann im Dichtungsring 129 gleiten.
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Mit seinem Außenumfang sitzt der Dichtungsring 129 auf der Innenwand
des Ventilgehäuses 109a. An der Innenwand des
Ventilgehäuses 109a
ist ein Sicherungsring 132 befestigt, der den Dichtungsring 129 in Stellung hält.
Der Sicherungsring 132 hat einen größeren Innendurchmesser als der Dichtungsring
129 und sitzt auf der von der zweiten Öffnung 11Ob abgewandten Seite des Dichtungsringes
129. Die Wand 149 am Ende des zweiten Ventilkörpers llla hat einen Außendurchmesser,
der kleiner als der Innendurchmesser der äußeren zylindrischen Wand 127 des ersten
Ventilkörpers 110a ist, so daß zwischen diesen Wänden ein ringförmiger Zwischenraum
127a- besteht.
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Ein im wesentlichen zylindrischer, dritten Ventilkörper 112a umgibt
die nach innen ragende, rohrförmige Wand 140 des zweiten Auslasses 111. Durch den
dritten Ventilkörper 112a verläuft eine axiale Bohrung 150 mit einem Durchmesser,
der etwas größer als der Außendurchmesser der nach innen ragenden, rohrförmigen
Wand 140 ist, so daß der dritte Ventilkörper entlang der Wand 140 verschoben werden
kann. An seinem einen Ende ist am dritten Ventilkörper 11 2a eine umlaufende, nach
außen gerichtete Schulter 151 angeformt. Durch diese Schulter 151 wird ein Ring
152 mit einer flachen Endfläche 130 gebildet, die dem ringförmigen Zwischenraum
127a zwischen dem ersten Ventilkörper 110a und dem zweiten Ventilkdrper llla zugewandt
ist. Der Ring 152 hat einen Außendurchmesser, der größer als der Innendurchmesser
des
Dichtungsringes 129, jedoch kleiner als der Innendurchmesser des Sicherungsringes
132 ist.
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Eine zweite Schraubenfeder 112c umgibt den dritten Ventilkörper 112a
und die nach innen tragende, rohrförmige Wand 140 des zweiten Auslasses 111. Ein
Ende der zweiten Schraubenfeder 112c sitzt auf der Schulter 151 des dritten Ventilkörpers
112a, und das andere Ende der Schraubenfeder 112c sitzt auf der inneren Stirnwand
des Ventilgehäuses 109a. Die flache Endfläche 130 des dritten Ventilkörpers 112a
kann in Anlage am Dichtungsring 129 und am freien Ende 136 des zweiten Ventilkörpers
lila gebracht werden. Die zweite Schraubenfeder 112c hat eine geringere Federkraft
als die erste Schraubenfeder 113. Wenn sich der Ventilstößel 117 in seiner in Fig.
3 dargestellten Neutralstellung befindet, wird das freie Ende 136 des zweiten Ventilkörpers
lila in Berührung mit der Endfläche 130 des dritten Ventilkörpers 112a gehalten,
wobei gleichzeitig die erste Schraubenfeder 113 die zweite innere Schulter 148 des
zweiten Ventilkörpers 111a auf das innere Ende 141 des zweiten Auslasses 111 drückt.
Demzufolge wird die Endfläche 130 des dritten Ventilkörpers 112a entgegen der Kraft
der zweiten Schraubenfeder 112c in eine Stellung gedrückt, in der sie Abstand vom
Dichtungsring 129 hat. Wenn sich das Wechselventil 107 in seiner Neutralstellung
befindet,
kann daher die Luft aus dem Einlaß 108 durch die Löcher
124 des ersten Ventilkörpers 110a, den Zwischenraum 127a um den zweiten Ventilkörper
lila herum, den Zwischenraum zwischen dem Dichtungsring 129 und dem dritten Ventilkörper
112a und den den dritten Ventilkörper 112a umgebenden Raum in den dritten Auslaß
112 strömen. Die gesamte in die Ventilkammer 109 eingespeiste Luft wird zum Luftfilter
zurückgeführt, ohne daß Luft in den ersten Auslaß 110 oder den zweiten Auslaß 111
strömt.
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Am quer verlaufenden Wandabschnitt 109d des Ventilgehäuses 109a ist
ein im wesentlichen zylindrisches Membrangehäuse 114 befestigt, in demeine Membrankammer
114A ausgebildet ist, die im wesentlichen zylindrisch geformt ist und koaxial zur
Ventilkammer 109 angeordnet ist. Koaxial zur Membrankammer 114A befindet sich in
dieser eine kreisförmige Membran 115, die die Membrankammer 114A in zwei koaxiale
Abschnitte, nämlich einen ersten Abschnitt 114a und einen zweiten Abschnitt 114b,
unterteilt, wobei der Abschnitt 114b dichter bei der Ventilkammer 109 als der erste
Abschnitt 114a liegt. Die Membran 115 ist in ihrer Mitte 1i5a mit dem freien Ende
des Abschnitts 117c des Ventilstößels 117 verbunden, der durch die zylindrische
Bohrung 109c im Wandabschnitt 109 des Ventilgehäuses in die Membrankammer 114A ragt.
Der Rand 115b der Membran 115 ist zwischen den benachbarten Rändern der Wände des
Ventilgehäuses
109a und des Membrangehäuses 114 eingespannt. In
der Wand des Membrangehäuses 114 ist unter rechtem Winkel zur Achse der Membrankammer
114A ein länglicher erster Fühleranschluß 116 ausgebildet, der an einem Ende in
den ersten Abschnitt 114a der Membrankammer mündet. Im quer verlaufenden Wandabschnitt
109d des Ventilgehäuses 109a ist ein ähnlicher, langgestreckter zweiter Fühleranschluß
116A ausgebildet, der parallel zum ersten Fühleranschluß 116 verläuft. Der zweite
Fühleranschluß 116A mündet an einem Ende in den zweiten Abschnitt 114b der Membrankammer.
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Die anderen Enden des ersten Fühleranschlusses 116 und des zweiten
Fühleranschlusses ii6A sind mit einer geeigneten, nicht dargestellten, druckgeregelten
Luftquelle verbunden, die die Drücke der Luft im ersten Abschnitt 114a und im zweiten
Abschnitt 114b der Membrankammer 114A relativ zueinander wahlweise zwischen atmosphärschem
Druck und einem geeigneten Unterdruck ändert, damit dadurch der Ventilstößel 117
durch die Ventilkammer 109 in Axialrichtung vor- und zurückbewegt werden kann. In
Fig. 3 ist die Membran 115 in ihrer Neutralstellung dargestellt, in der sie den
Ventilstößel 117 in seiner Neutralstellung hält. Bei Neutralstellung des Ventilstößels
117 werden der erste Ventilkörper 110a und der zweite Ventilkörper lila von der
ersten Schraubenfeder 113 so beaufschlagt, daß sie den ersten Auslaß 110 bzw. den
zweiten Auslaß 111 geschlossen halten.
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Im folgenden wird die Funktionsweise des in Fig. 3 dargesteJlten
Wechselventils erläutert. Damit im Betrieb durch den ersten Auslaß 110 Luft strömen
kann, wird der Druck der Luft im zweiten Abschnitt 1i4b der Membrankammer relativ
zum Druck im ersten Abschnitt i14a vermindert.
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Dadurch wird der Ventilstößel 117 von der Membran 115 in Axialrichtung
tiefer in die Ventilkammer 109 hineingeschoben.
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Die erste Schulter 117a des Ventilstößels 117 kommt zur Anlage an
der Stirnwand 144 des ersten Ventilkörpers 110a und hebt den ersten Ventilkörper
11Oa vom Rand der zweiten Öffnung 11Ob der Ventilkammer 109 entgegen der Kraft der
ersten Schraubenfeder 113 ab. Das freie Ende 134 des ersten Ventilkörpers 110a wird
dabei in Berührung mit der Endfläche 130 des dritten Ventilkörpers 112a gebracht,
so daß die Luftströmung vom Einlaß 108 zum dritten Auslaß 112 unterbrochen wird.
Es versteht sich, daß der Abschnitt des ersten Ventilkörpers 110a zwischen den Löchern
128 und dem freien Ende 134 lang genug ist, um vollständigen Verschluß des Zwischenraumes
zwischen dem Dichtungsring 129 und der Endfläche 130 des dritten Ventilkörpers 112a
sicherzustellen, wenn der erste Ventilkörper 11Oa in Berührung mit dem dritten Ventilkörper
112a gebracht worden ist. Da die zweite Schraubenfeder 112c die Endfläche 130 des
dritten Ventilkörpers 112a gegen das freie Ende 134 des ersten Ventilkörpers 110a
drückt, trägt dies zum Schließen des Zwischenraumes
zwischen dem
Ende 134 und dem dritten Ventilkörper 112a bei, so daß in die Ventilkammer 109 Luft
mit wesentlich höherem Durchfluß eingespeist werden kann, ohne daß es zu einer Luftströmung
durch den dritten Auslaß 112 kommt, sofern der Luftdruck in der Ventilkammer 109
nicht einen bestimmten oberen Grenzwert übersteigt.
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Um Luft durch den zweiten Auslaß 111 zu leiten, wird der zuvor beschriebene
Vorgang umgekehrt durchgeführt.
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Die Umkehrung des Druckunterschiedes der Steuerluft im ersten Abschnitt
114a und zweiten Abschnitt 114b der Membrankammer bewirkt, daß die Membran 115 den
Ventilstößel 117 in entgegengesetzter Richtung verschiebt. Dadurch kommt die zweite
Schulter 117e des Ventilstößels 117 zur Anlage an der ersten inneren Schulter ilig
des zweiten Ventilkörpers liga. Der zweite Ventilkörper lila wird dadurch entgegen
der Kraft der ersten Schraubenfeder 113 in den ersten Ventilkörper 11Oa hineingezogen,
wobei das freie Ende 136 und die zweite innere Schulter 148 des zweiten Ventilkörpers
lila von der Endfläche 130 des dritten Ventilkörpers 112a bzw. dem inneren Ende
141 des zweiten Auslasses 111 abgehoben werden. Die zweite Schraubenfeder 112c drückt
den dritten Ventilkörper 112a zum ersten Ventilkörper 11Oa; die Verschiebung des
dritten Ventilkörpers 112a ist jedoch beendet, wenn dessen Endfläche 130 am Dichtungsring
129 zur
Anlage kommt. Das freie Ende 136 des zweiten Ventilkörpers
lila hat jedoch immer noch einen gewissen Abstand von der Endfläche 130 des dritten
Ventilkörpers 112a, so daß dadurch ein Zwischenraum besteht, der erforderlich ist,
damit die Luft in und durch den zweiten Auslaß 111 strömen kann.
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In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß bei Neutralstellung
des Ventilstößels 117 der Abstand zwischen der inneren zylindrischen Wand 143 des
ersten Ventilkörpers 11Oa und dem zweiten Ventilkörper lila so groß sein muß, daß
er eine solche Verschiebung des zweiten Ventilkörpers lila in den ersten Ventilkörper
110a ermöglicht, daß zwischen dem zweiten Ventilkörper lila und dem dritten VentiLkrper
112a der genannte Zwischenraum entsteht, wenn der Ventilstößel 117 in Öffnungsrichtung
für den zweiten Auslaß 111 verschoben wird. Es versteht sich, daß durch die Berührung
zwischen dem Dichtungsring 129 und der Endfläche 130 des dritten Ventilkörpers 112a
die Verbindung zwischen dem Einlaß 108 und dem dritten Auslaß 112 unterbrochen wird.
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Ähnlich wie bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel können
auch bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel gleichzeitig eine Bypassluftströmung
durch den dritten Auslaß 112 und eine Luftströmung durch entweder den ersten Auslaß
110 oder den zweiten Auslaß 111 auftreten, wenn der Druck der in die Ventilkammer
109 eingespeisten
Luft so hoch ist, daß er die Kraft der zweiten
Schraubenfeder 112c überwindet, so daß dann alle über schüssige Luft durch den dritten
Auslaß 112 zurückgeführt wird.
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Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 ein Wechselventil 207
gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erläutert. Das Wechselventil
207 umfaßt ein im wesentlichen zylindrisches Ventilgehäuse 209a in dem eine Ventilkammer
209 ausgebildet ist. Zum Ventilgehäuse 209a gehört eine Innenwand 219, die im Längsschnitt
grundsätzlich T-förmig ist. Durch die Innenwand 219 wird somit auch für die Ventilkammer
209 im Längsschnitt T-Form vorgegeben. In der Innenwand 219 des Ventilgehäuses 209a
sind vier Öffnungen 209b, 210b, 211b und 212b ausgebildet. Die erste Öffnung 209b
bildet einen Einlaß 208, der auf einer Seite des Ventilgehäuses 209a vorgesehen
ist und mit einer nicht dargestellten Luftpumpe in Verbindung steht, die der in
Fig. 1 dargestellten Luftpumpe 5 entspricht. Die zweite Öffnung 210b verläuft unter
rechtem Winkel zur ersten Öffnung 209b und begrenzt eine Verbindungskammer 210c
in der Innenwand 219. Die Verbindungskammer 210c hat einen Auslaß 21 tod, der ungefähr
unter rechtem Winkel zur zweiten Öffnung 210b verläuft und einen ersten Auslaß 210
des Wechselventils 207 bildet. Der erste Auslaß 210 verläuft
parallel
zum Einlaß 208, jedoch in zu diesem entgegengesetzter Richtung, und ist mit einer
nicht dargestellten, verzweigten Luftspeiseleitung verbunden, die jedoch der in
Fig. 1 dargestellten Luftspeiseleitung 20 entspricht. Die zweite Öffnung 210b liegt
koaxial zur Ventilkammer 209.
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Die dritte Öffnung 211b liegt koaxial zur zweiten Öffnung 21Ob am
zur zweiten Öffnung 210b entgegengesetzten Ende der Ventilkammer 209 und bildet
einen zweiten Auslaß 211, der koaxial zur Ventilkammer 209 verläuft. Der zweite
Auslaß 211 steht in Verbindung mit einem nicht dargestellten Luftspeiserohr, das
jedoch dem in Fig.l dagestellten Luftspeiserohr 23 entspricht. Die vierte Öffnung
212b liegt zwischen der ersten Öffnung 209b und der dritten Öffnung 211b auf der
zur ersten Öffnung 209b entgegengesetzten Seite der Ventilkammer 209 und bildet
einen dritten Auslaß 212, der parallel zum ersten Auslaß 210 in gleicher Richtung
verläuft.
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Der dritte Auslaß 212 ist ein Überdruckauslaß und steht mit einem
nicht dargestellten Luftfilter in Verbindung, das jedoch dem in Fig. 1 dargestellten
Luftfilter 6 entspricht.
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Der zweite Auslaß 211 verläuft unter rechten Winkeln zum Einlaß 208
sowie zum ersten Auslaß 210 und zum dritten Auslaß 212, die in entgegengesetzten
Richtungen gegeneinander versetzt verlaufen.
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Zum Wechselventil 207 gehört ferner ein Gehäuseeinsatz 231, der an
der Innenwand 219 des Ventilgehäuses 209a
befestigt ist und in
der Mitte der Ventilkammer 209 zwischuh der ersten Öffnung 209b und der dritten
Öffnung 211b sitzt. Der Gehäuseeinsatz 231 hat zylindrische Form und umfaßt ein
Paar Stirnwände 231a und 231b, die quer zur Ventilkammer 209 verlau-fen,soeine zylindrische
Seitenwand 231c, die koaxial zur Ventilkammer 209 verläuft und teilweise in die
Innenwand 219 des Ventilgehäuses 209a eingebettet ist.
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In der Mitte einer jeden Stirnwand 231a bzw. 231b befindet sich eine
kreisförmige Öffnung 232a bzw. 232b, wobei diese zwei-Offnungen 232a und 232b den
gleichen Durchmesser haben.
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In dr zylindrischen Seitenwand 231c ist eine kreisförmige Seitenöffnung
231d ausgebildet, die sich diametral gegenüber der ersten Öffnung 209b befindet,
jedoch in Längsrichtung der Ventilkammer 209 relativ zur Öffnung 209b versetzt ist.
Die Seitenöffnung 231d des Gehäuseeinsatzes 231 deckt sich mit der vierte Öffnung
212b des Ventilgehäuses 209a. Der Gehäuseeinsatz 231 unterteilt die Ventilkammer
209 in drei Ventilkammerabschnitte 219A, 219B und 219C, die entlang der Längsachse
der Ventilkammer 209 hintereinander liegen. Der erste Ventilkammerabschnitt 219A
befindet sich unmittelbar bei der ersten Öffnung 209b und der zweiten Öffnung 210b
des Ventilgehäuses 209a und liegt koaxial zur zweiten Öffnung 21 Ob. Der zweite
Ventilkammerabschnitt 219B bebindet sich auf der bezüglich des ersten Ventilkammerabschnitts
219A entgegengesetzten Seite des
Gehäuseeinsatzes 231 und liegt
unmittelbar neben der dritten Öffnung 211b des Ventilgehäuses 209a. Wegen der T-förmigen
Ausbildung der Ventilkammer 209 hat der zweite Ventilkammerabschnitt 219B einen
wesentlich größeren Durchmesser als der erste Ventilkammerabschnitt 219A. Der dritte
Ventilkammerabschnitt 219C liegt im Gehäuseeinsatz 231 und wird von diesem begrenzt
und hat den gleichen Durchmesser wie der erste Ventilkammerabschnitt 219A.
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Am Ventilgehäuse 209a ist ein quer verlaufender Wandabschnitt 209d
ausgebildet, der über der zweiten Öffnung 210b und dem ersten Auslaß 210 verläuft.
Durch den quer verlaufenden Wandabschnitt 209d verläuft eine zylindrische Bohrung
209c, die koaxial zur Ventilkammer 209 liegt und mit ihrem inneren Ende in die Verbindungskammer
210c mündet.
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In der zylindrischen Bohrung 209c sitzt verschiebbar ein länglicher
Ventilstößel 217, der koaxial zur Ventilkammer 209 durch diese verläuft. Am Ventilstößel
217 ist eine erste umlaufende Schulter 217a ausgebildet, die sich bei Neutralstellung
des Ventilstößels 217, die in Fig. 4 dargestellt ist, in der Verbindungskammer 210c
neben der zweiten Öffnung 21Ob des Ventilgehäuses 209a befindet. Die erste Schulter
217a unterteilt den Ventil stößel 217 in zwei Hälften, nämlich einen Abschnitt 217c
und einen weiteren Abschnitt 217d, der einen etwas geringeren Durchmesser als
der
Abschnitt 217c hat. Der Abschnitt 217c sitzt verschiebbar in der zylindrischen Bohrung
209c des Ventilgehäuses 209a und ragt mit seinem freien Ende aus dieser Bohrung
heraus. Der andere Abschitt 217d verläuft durch den ersten Ventilkammerabschnitt
219A, den dritten Ventilkammerabschnitt 219C und den zweiten Ventilkammerabschnitt
219B koaxial zu diesen Ventilkammerabschnitten. Am freien Ende des Abschnitts 217d
hat der Ventilstößel 217 einen wiederum etwas größeren Durchmesser, so daß am Ventilstößel
eine zweite Schulter 217e ausgebildet ist. Wenn sich der Ventilstößel 217 in seiner
in Fig. 4 dargestellten Neutralstellung befindet, liegt seine zweite Schulter 217e
etwas außerhalb der Innenwand 219 des Ventilgehäuses 209a.
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Das Ventilgehäuse 209a weist ferner einen LuftbypassE al 208a auf,
der sich in dem Abschnitt der Innenwand 219 befindet, der der vierten Öffnung 212b
diametral gegenüberiegt.Der Luftbypasshnal 2U8a liegt weiter außen als die zylindrische
Seitenwand 231c des Gehäuseeinsatzes 231 und verläuft parallel zum Ventilstößel
217. Der Bypasskanal 208a hat einen Einlaß 208b, der stromauf des ersten Ventilkammerabschnitts
219A zum Einlaß 208 offen ist, sowie einen Aus laß 208c, der in den zweiten Ventilkammerabschnitt
219B mündet.
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Am quer verlaufenden Wandabschnitt 209d des Ventilgehäuses 209a ist
ein im wesendichen zylindrisches Membrangehäuse 214 befestigt, in demeine im wesentlichen
zylindrische Membrankammer 214A ausgebildet ist. Koaxial zur Membrankammer 214A
ist in dieser eine kreisförmige Membran 215 angeordnet, die die Membrankammer 214A
in zwei koaxiale Abschnitte, nämlich einen ersten Abschnitt 214a und einen zweiten
Abschnitt 214b, unterteilt, wobei der zweite Abschnitt 214b dichter beim Ventilgehäuse
209a als der erste Abschnitt 214a liegt. Mit ihrer Mitte 215a ist die Membran 215
am freien Ende des Abschnitts 217c des Ventilstößels 217 befestigt. Der Umfangsrand
215b der Membran 215 ist zwischen aneinander angrenzenden Rändern der Wände des
Ventilgehäuses 209a und des Membrangehäuses 214 eingespannt.
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In der Wand des Membrangehäuses 214 ist unter rechtem Winkel zur Längsachse
der Membrankammer 214A ein länglicher erstz Fühleranschluß 216 ausgebildet, der
an seinem einen Ende in den ersten Abschnitt 214a der Membrankammer mündet.
-
Parallel zum ersten Fühleranschluß 216 ist im Wandabschnitt 209d des
Ventilgehäuses ein ähnlicher, länglicher zweiter Fühleranschluß 216A ausgebildet,
der an seinem einen Ende in den zweiten Abschnitt 214b der Membrankammer mündet.
-
Die anderen Enden der zwei Fühleranschlüsse 216 und 216A stehen mit
einer nicht dargestellten, geeigneten Quelle für Steuerluft in Verbindung, von der
die Drücke der Luft im
ersten Abschnitt 214a und im zweiten Abschnitt
214b der Membrankammer wahlweise relativ zueinander geändert werden können, damit
dadurch der Ventilstößel 217 in der Ventilkammer 209 in Axialrichtung vor- und zurückgeschoben
werden kann.
-
Die eine Stirnwand 231a des Gelläxlseeinsatzes 231 weist eine ringförmige
Außenfläche 260, die dem ersten Ventilkammerabschnitt 219A zugewandt ist, sowie
eine ringförmige Innenfläche 261 auf, die dem dritten Ventilkammerabschnitt 219C
zugewandt ist. Die andere Stirnwand 231b weist eine ringförmige Innenfläche 262,
die dem dritten Ventilkammerabschnitt 219C zugewandt ist, sowie eine ringförmige
Außenfläche 263 auf, die dem zweiten Ventilkammerabschnitt 219B zugewandt ist.
-
Im ersten Ventilkammerabschnitt 219A ist koaxial zur zweiten Öffnung
210b des Ventilgehäuses 209a ein erster Ventilkörper 210a angeordnet, der den Abschnitt
217d nahe der ersten Schulter 217a des Ventilstößels 217 umgibt. Der erste Ventilkörper
210a umfaßt eine zylindrische innere Wand 243 sowie eine zylindrische äußere Wand
227, die gleiche Länge wie die innere Wand 243 hat und mit der inneren Wand 243
über eine angeformte, flache Stirnwand 244 verbunden ist.
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Die innere Wand 243 begrenzt eine durch sie verlaufende
axiale
Bohrung 210h, durch die der Abschnitt 217d des Ventilstößels verschiebbar verläuft.
Zwischen sich bilden die innere Wand 243 und die äußere Wand 227 eine Ringnut 245,
die in Richtung zum Gehäuseeinsatz 231 offen ist.
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Der Außendurchmesser der äußeren Wand 227 ist etwas kleiner als der
Durchmesser des ersten Ventiikmmerabschnitts 219A, und die Länge der äußeren Wand
227 ist beträchtlich geringer als der Durchmesser der ersten öffnung 209b. Die Stirnwand
244 ist der zweiten Öffnung 210b des Ventilgehäuses 209a zugewandt und hat einen
deutlich größeren Durchmesser als die zweite Öffnung 21 Ob. Wenn sich der Ventilstößel
217 in seiner in Fig. 4 gezeigten Neutralstellt J befindet, hat die erste Schulter
217a einen gewissen Abstand von der Stirnwand 244 des ersten Ventilkörpers 21pa,
wobei die Stirnwand 244 in dichtender Anlage am Rand der zweiten Öffnung 21Ob gehalten
wird. Der Durchmesser der axialen Bohrung 210h ist etwas größer als der Durchmesser
des Abschnitts 217d,jedoch kleiner als der der ersten Schulter 217a.
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Im zweiten Ventilkammerabschnitt 219B ist koaxial zur dritten Öffnung
211b des Ventilgehäuses 209a ein zweiter Ventilkörper 211a angeordnet, der den anderen
Abschnitt 217d des Ventilstößels dicht bei der zweiten Schulter 217e des Ventilstößels
217 umgibt. Der zweite
Ventilkörper 211 hat die gleiche Konstruktion
wie der erste Ventilkörper 210a und ist bezüglich einer durch die vierte Öffnung
212 und quer durch den Gehäuseeinsatz 231 verlaufenden Linie symmetrisch zum ersten
Ventilkörper 210a angeordnet. Der zweite Ventilkörper 211a umfaßt eine zylindrische
innere Wand 234A, eine zylindrische äußere Wand 227A sowie eine ringförmige, flache
Stirnwand 244A, die die innere Wand 234A mit der äußeren Wand 227A verbindet. Der
zweite Ventilkörper 211a weist eine axiale Bohrung 211f auf, durch die der andere
Abschnitt 217d des Ventilstößels verschiebbar hindurchläuft. Der zweite Ventilkörper
211a hat einen Gesamtdurchmesser, der wesentlich größer als der Durchmesser der
dritten Öffnung 211b ist, und eine Länge, die wesentliche kleiner als die Länge
des zweiten Ventilkammerabschnitts 219B ist. Die innere Wand 243A und die äußere
Wand 227A begrenzen eine Ringnut 245A, die zum Gehäuseeinsatz 231 offen ist. Wenn
sich der Ventilstößel 217 in seiner Neutralstellung befindet, hat die zweite Schulter
217e des Ventilstößels 217 einen gewissen Abstand von der Stirnwand 244A, wobei
die zweite Schulter im zweiten Auslaß 211 angeordnet ist und die Stirnwand 244A
in dichtender Anlage am Rand 241 der dritten öffnung 211b gehalten wird.
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Die axiale Bohrung 211f hat einen Durchmesser, der etwas größer als
der des Abschnitts 217d des Ventilstößels, jedoch kleiner als der der zweiten Schulter
217e ist.
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Im dritten Ventilkammerabschnitt 219C ist koaxial zu den Öffnungen
232a und 232b des Gehäuseeinsatzes 231 ein dritter Ventilkörper 212a angeordnet,
der den Abschnitt 217d des Ventilstößels ungefähr in seiner Mitte umgibt. Der dritte
Ventilkörper 212a umfaßt eine zylindrische innere Wand 253, eine zylindrische äußere
Wand 254 mit gleicher Länge wie die innere Wand 253 sowie eine mittlere Wand 252a,
die zwischen der inneren Wand 253 und der äußeren Wand 254 verläuft und diese Wände
miteinander verbindet.
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Die innere Wand 253 hat einen Innendurchmesser, der etwas größer als
der Durchmesser des Abschnitts 217d des Ventilstößels ist und begrenzt zeine axiale
Bohrung 250, durch die der Abschnitt 217d des Ventilstößels verschiebbar hindurchgeht.
Die mittlere Wand 252a begrenzt zwischen der inneren Wand 253 und der äußeren Wand
254 zwei Ringnuten 251 und 251a, die jeweils auf entgegengesetzten Seiten des dritten
Ventilkörpers 212a liegen. Die innere Wand 253 des dritten Ventilkörpers 212a hat
einen Außendurchmesser, der gleich dem Außendurchmesser der inneren Wände 243 und
243A des ersten Ventilkörpers 21Oa bzw. des zweiten Ventilkörpers 211a ist.
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Dementsprechend ist die eine Ringnut 251 des dritten Ventilkörpers
212a in Axialrichtung mit der Ringnut 245 des ersten Ventilkörpers 210a ausgerichtet
und dieser zugewandt.
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Die andere Ringnut 251a des dritten Ventilkörpers 212a ist in Axialrichtung
mit der Ringnut 245A des zweiten Ventilkörpers 211a ausgerichtet und dieser zugewandt.
Die äußere Wand 254
des dritten Ventilkörpers 212a hat einen Außendurchmesser,
der kleiner als der Innendurchmesser der Seitenwand 231c des Gehuseeinsatzes 231
ist, jedoch größer als der Durchmesser der Öffnungen 232a und 232b an den Enden
des Gehäuseeinsatzes 231 ist. Die Gesamtlänge des dritten Ventilkörpers 212a ist
deutlich kleiner als die innere Länge des Gehäuseeinsatzes 231 in Axialrichtung.
Wenn sich der Ventilstößel 217 in seiner in Fig. 4 dargestellten Neutralstellung
befindet, befindet sich der dritte Ventilkörper 212a in der Mitte des Gehåuseeinsatzes
231, so daß das eine Ende 230 der äußeren Wand 254 Abstand von der Innenfläche 261
der einen Stirnwand 231a des Gehäuseeinsatzes 231 hat, während das andere Ende 230a
der äußeren Wand 245 Abstand von der Innenfläche 262 der anderen Stirnwand 231b
des Gehäuseeinsatzes 231 hat, so daß beide Öffnungen 232a und 232b in den Enden
des Gehäuseeinsatzes 231 in Neutralstellung des Ventilstößels 217 offen gehalten
werden.
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Eine erste Schraubenfeder 213a sitzt mit einem Ende in der Ringnut
245 des ersten Ventilkörpers 210a und geht durch die Öffnung 232a in den Gehäuseeinsatz
231 hinein, wo sie mit ihrem anderen Ende in der einen Ringnut 251 des dritten Ventilkörpers
212a sitzt. Eine zweite Schraubenfeder 213b, die der ersten Schraubenfeder 213a
gleicht sitzt mit ihrem einen Ende in der Ringnut 245A des zweiten
Ventilkörpers
219a und ragt durch die andere Öffnung 232b in den Gehäuseeinsatz 231 hinein. Das
andere Ende der zweiten Schraubenfeder 23tb sitzt in der anderen Nut 251a des dritten
Ventilkörpers 212a. Die erste Schraubenfeder 213a und die zweite Schraubenfeder
213b wirken auf den dritten Ventilkörper 212a mit gleicher Kraft und in entgegengesetzten
Richtungen, so daß der dritte Ventilkörper 212a in seiner in Fig. 4 dargestellten
Neutralstellung gehalten wird, während gleichzeitig der erste Ventilkörper 210a
und der zweite Ventilkörper 211a die zweite Öffnung 21Ob bzw. die dritte Öffnung
211b geschlossen halten, wenn sich der Ventilstößel 217 in seiner Neutralstellung
befindet. Es ist somit erkennbar, daß dann, wenn sich der Ventilstößel 217 in seiner
Neutralstellung befindet, die gesamte direkt und durch den Bypasskanal 208a in die
Ventilkammer 209 eingespeiste Luft durch den dritten Auslaß 212, der normalerweise
offen ist, hinausströmt, ohne daß Luft in den ersten Auslaß 210 oder in den zweiten
Auslaß 211 strömt. Ferner ist erkennbar, daß die Luftströmung durch den Gehäuseeinsatz
231 mit der immer offenen Seitenöffnung 231d in den dritten Auslaß 212 aufrecht
gehalten werden kann, solange zumindest eine der zwei Öffnungen 232a und 232b an
den Enden des Gehäuseeinsatzes 231 offen ist. Die Luftströmung durch den dritten
Auslaß 212 kann während jedes Betriebszustandes beibehalten werden, währenddessen
sich der Ventilstößel 217 in seiner in Fig.4 dargestellten Neutralstellung befindet.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise des in Fig. 4 dargestellten Wechselventils
erläutert. Damit Luft durch den ersten Auslaß 210 geliefert wird, wird der Druck
der Steuerluft im zweiten Abschnitt 214b der Membrankammer relativ zum Druck im
ersten Abschnitt 214a vermindert. Dies führt dazu, daß die Membran 215 den Ventilstößel
217 nach innen schiebt und daß die erste Schulter 217a des Ventilstößels 217 zur
Anlage an der Stirnwand 244 des ersten Ventilkörpers 210a gelangt. Die erste Schulter
217a drückt den ersten Ventilkörper 210a entgegen der Kraft der ersten Schraubenfeder
213a nach innen, so daß ein Spalt zwischen der Stirnwand 244 des ersten Ventilkörpers
210a und dem Umfangsrand der zweiten Öffnung 210b geöffnet wird. Auf diese Weise
wird ein Strömungsweg für Luft zwischen dem Einlaß 208 und dem ersten Auslaß 210
durch den ersten Ventilkammerabschnitt 219A hergestellt. Das innere Ende. 234 der
äußeren Wand 227 des ersten Ventilkörpers 210a kommt bei weiterer Verschiebung zur
Anlage an der Außenfläche 260 des Gehäuseeinsatzes 231, so daß dessen Öffnung 232a
geschlossen wird. Die erste Schraubenfeder 213a bewirkt, daß der dritte Ventilkörper
212a entgegen der Kraft der zweiten Schraubenfeder 213b in Axialrichtung in gleicher
Richtung wie der Ventilstößel 217 verschoben wird. Das entgegengesetzte Ende 230a
der äußeren Wand 254 des dritten Ventilkörpers 212a kommt dadurch zur Anlage an
der Innenfläche 262
der anderen Stirnwand 231b des Gehäuseeinsatzes
231, so daß die andere Öffnung 232b des Gehäuseeinsatzes 231 geschlossen wird. Somit
sind dann die erste Öffnung 232a des Gehäuseeinsatzes 231 vom ersten Ventilkörper
210a und die zweite öffnung 232b vom dritten Ventilkörper 212a verschlossen, so
daß keine Luft mehr in den dritten Auslaß 212 strömen kann. Unter der Wirkung der
zweiten Schraubenfeder 213b hält der zweite Ventilkörper 211a den zweiten Auslaß
211 geschlossen.
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Damit der zweite Auslaß 211 mit Luft gespeist wird, wird der zuvor
beschriebene Vorgang umgekehrt durchgeführt. Dabei wird der Druck der Steuerluft
im ersten Abschnitt 214a der Membrankammer relativ zum Druck im zweiten Abschnitt
214 vermindert. Dies führt dazu, daß die Membran 215 den Ventilstößel 217 nach außen
in die Membrankammer 214A zieht und daß die zweite Schulter 217e des Ventilr1tößels
217 zur Anlage an der Stirnwand 244A des zweiten Ventilkörpers 211a kommt. Die zweite
Schulter 217e drückt den zweiten Ventilkörper 211a entgegen der Kraft der zweiten
Schraubenfeder 213b nach innen, so daß zwischen der Stirnwand 244A des zweiten Ventilkörpers
211a und dem Rand 241 der dritten Öffnung 211b ein Zwischenraum erzeugt wird, durch
den ein Strömungsweg zwischen dem Einlaß 208 und dem zweiten Auslaß 211 über den
Bypasskanal 208a und
den zweiten Ventilkammerabschnitt 219B geöffnet
wird. Bei weiterer Verschiebung schließt dann der zweite Ventilkörper 211a die benachbarte
Öffnung 232b des Gehäuseeinsatzes 231, während der dritte Ventilkörper die am anderen
Ende des Gehäuseeinsatzes gelegene Öffnung 232a schließt und der erste Ventilkörper
210a den ersten Auslaß 210 geschlossen hält.
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Es versteht sich, daß auf ähnliche Weise, wie dies in Verbindung
mit den Ausführungsformen gemäß den Fig. 2 und 3 erläutert wurde, gleichzeitig eine
Luftströmung durch den dritten Auslaß 212 und eine Luftströmung durch entweder den
ersten Auslaß 210 oder den zweiten Auslaß 211 erfolgen kann, wenn der Druck der
in die Ventilkammer 209 eingespeisten Luft ansteigt uiid einen bestimmten oberen
Grenzwert übersteigt, der so hoch ist, daß die Gegenkraft der ersten Schraubenfeder
213a oder der zweiten Schraubenfeder 213b überwunden wird. Wäílrend Luft durch den
ersten Ventilkammerabschnitt 219A in den ersten Auslaß 210 strömt, strömt durch
den Bypasskanal 208a auch Luft in den zweiten Ventilkammerabschnitt 219B. Die in
den zweiten Ventilkammerabschnitt 219B eingespeiste Luft kann dort einen so hohen
Druck aufbauen, daß dieser die Öffnung 232b des Gehäuseeinsatzes 231 ausdrückt,
so daß alle in den zweiten Ventilkammerabschnitt 219B eingespeiste, überschüssige
Luft
durch den dritten Auslaß 212 abgeleitet und zurückgeführt wird. Wenn Luft durch
den Bypasskanal 208a und den zweiten Ventilkammerabschnitt 219B in den zweiten Auslaß
211 strömt, strömt in ähnlicher Weise Luft auch in den ersten Ventilkammerabschnitt
219A, der an seinem einen Ende vom ersten Ventilkörper 210a und an seinem anderen
Ende vom dritten Ventilkörper 212a geschlossen gehalten wird. Die in den ersten
Ventilkammerabschnitt 219A einströmende Luft baut dort einen Druck auf, der so hoch
sein kann, daß er den dritten Ventilkörper 212a von der Öffnung 232a des Gehäuseeinsatzes
231 wegdrückt, so daß jegliche überschüssige, in den ersten Ventilkammerabschnitt
219A einströmende Luft durch den dritten Auslaß 212 ab- und zurückgeführt wird.
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Für alle drei zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele gilt, daß
alle nicht benötigte bzw. überschüssige Luft, die durch den dritten Auslaß abgeleitet
wird, nicht in die Atmosphäre abgegeben wird, sondern zum Luftfilter zurückgeführt
wird, damit jegliches störende Geräusch vermieden wird, das andernfalls erzeugt
werden könnte.
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Vorstehend wurde die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsformen
erläutert. Es versteht sich jedoch, daß für einen Fachmann weitere Abwandlungen
und
Änderungen leicht möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen.
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Bei der Erfindung handelt es sich somit um ein verbessertes Wechselventil
bzw. Mehrwegventil zur Steuerung der Strömungswege eines Luftstromes für ein Abgas1-rinigungssystem
eines Verbrennungsmotors, das die Strömungswege von Luft steuert, die dem Abgas
zugemischt werden soll, damit eine zusätzliche Verbrennung unverbrannter Abgasbestandteile
erfolgt. Das erfindungsgemäße Wechselventil umfaßt im wesentlichen ein Paar Ventilkörper,
die wahlweise so verstellt werden können, daß sie einen von zwei Hauptauslässen
öffnen, sowie einen membranbetätigten VentilstRel, der die zwei Ventilkörper wahlweise
betätigt, wenn er zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung verschoben wird.
Am Ventilstößel sind zwei Schultern ausgebildet, die zwischen sich einen Abschnitt
mit geringerem Durchmesser begrenzen.
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Die zwei Ventilkörper umgeben diesen Abschnitt des Ventilstößels mit
vermindertem Durchmesser an seinen entgegengesetzten Enden. Der dünnere Abschnitt
des Ventilstößels ist relativ zu den Ventilkörpern gleitend verschiebbar, und wenn
der Ventilstößel in Axialrichtung in seine erste Stellung geschoben wird, kann eine
seiner Schultern in Eingriff mit dem ersten Ventilkörper treten, so daß der erste
Hauptauslaß geöffnet wird, wogegen die andere Schulter in
Eingriff
mit dem zweiten Ventilkörper treten und dadurch den zweiten Hauptauslaß öffnen kann,
wenn der Ventilstößel in seine zweite Stellung bewegt wird. Es ist zumindest eine
Schraubenfeder vorgesehen, die dazu dient, den jeweils nicht mit der zugehörigen
Schulter des Ventilstößels in Eingriff stehenden Ventilkörper in eine solche Stellung
zu drücken, daß er seinen zugehörigen Auslaß geschlossen hält. Ferner umfaßt das
erfindungsgemäße Wechselventil einen dritten Ventilkörper, der elastisch so beaufschlagt
wird, daß er einen zusätzlichen Ventilauslaß schließt. Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung wird der dritte Ventilkörper unabhängig vom Ventilstößel betätigt,
wogegen er bei anderen Ausführungsformen der Erfindung funktional mit dem Ventilstößel
verbunden ist.
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