DE2816806C2 - Ventil - Google Patents

Description

ehe, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekäfig (1) Aus der belgischen Patentschrift 7 23 027 ist ein wei-

in radialer Richtung an einer den Ventilsitz (9) auf- teres Ventil mit einer Kugel als Schließkörper bekannt,

weisenden Ventilplatte (3)geführt ist. die mit Spiel in einer vertikal angeordneten Bohrung

6. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprü- unterhalb und in Durchflußrichtung vor einem entspreche, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbar um 35 chenden Ventilsitz angeordnet ist. In der Sperrsteilung seine Rotationsachse in der Kammer (10) gelagerte wird die Kugel durch den Druck des Strömungsme-Haltekäfig(l)buchsenförmigist. diums auf ihrem Sitz gehalten. Um das Ventil in die

7. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprü- normale Offenstellung zu bringen, wird die Kugel mitche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (10) tels eines in Durchflußrichtung hinter dein Ventilsitz von einem Topf (11) mit im Topf boden angeordneter 40 angeordneten, von Hand betätigbaren Stößels in ihre Auslaßöffnung (13) und einer dem Topfrand deckel- normale Stellung gebracht, in der sie von der Schwerartig verschließenden Ventilplatte (3) gebildet ist. kraft auf einem Haltering gehalten wird. Um den Durch-

8. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprü- fluß des Strömungsmediums durch das Ventil zu sperche, dadurch gekennzeichnet, daß die das Schließ- ren, muß das Ventil in eine horizontale Lage gebracht glied (2) axial führende Bohrung (4) einen drei- oder 45 werden, in der ein hinter dem Ventilsitz angeordneter mehreckigen Querschnitt aufweist. Magnet den Schließkörper mit seinem Sitz in Eingriff

bringt.

Lateralschwingungen der Kugel aufgrund von Druckschwankungen des in der Offenstellung des Ventils die so Kugel umströmenden Mediums treten hierbei nicht auf,

Die Erfindung betrifft ein Ventil gemäß dem Oberbe- da die Kugel, die eine große träge Masse besitzt, durch griff des Patentanspruchs 1. die Schwerkraft ruhig in ihrem Haltering festgehalten

Derartige Ventile werden insbesondere bei magne- wird. Kurze Ventilschaltzeiten, wie sie für Antiblockiertisch schnell zu schaltenden Antiblockieranlagen benö- anlagen gefordert werden, sind mit diesem Ventil nicht tigt, die den Schlupf eines Fahrzeugrades auf einem für 55 zu erzielen.

eine optimale Bremsung bestimmten Wert halten. Bei Die obengenannten, in zahlreichen Ausführungsfor-

diesen Schnellschaltventilen soll bei geringem Durch- men bekannten Ventile haben zusammengefaßt den satz an Strömungsmedium im Millisekundenbereich mit Nachteil, daß sie mit großer Präzision hergestellt wer-Hilfe möglichst kleiner Elektromagnete schlagartig ge- den müssen, daß der Dichtungssitz zur Undichtigkeit schaltet werden. ₆₀ neigt und daß unregelmäßige Schaltzeiten durch die

Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernisse Ku- verzögerte Schließbewegung der Kugel auftreten, gelsitzventile mit gehärteten scharfkantigen Dichtkan- Die mit dem Gegenstand der Erfindung zu lösende

ten und mit einer mit radialem Spiel in einer Kammer Aufgabe besteht darin, die Nachteile der eingangs erangeordneten Kugel, oder mit einer Kugel, die mit ei- wähnten Ventile zu vermeiden und ein Ventil so auszunem Stößel starr verbunden ist. der seinerseits spielfrei 65 bilden, daß eine eindeutige Zentrierung der Kugel durch gelagert ist, auszustatten. Die Ausführungsform mit la- die Dichtkante des Ventilsitzes gewährleistet ist, und teral freier Kugel, d. h. mit radialem Spiel in einer Kam- daß Bewegungen der Kugel quer zum Ventilsitz wcitgemer angeordneter Kugel, hat den Nachteil, daß die Ku- hend vermindert sowie das daraus resultierende Sehwir-

ren verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Schließglied in der durchgehenden Bohrung eines gesonderten Haltekäfigs radial spielfrei axial geführt ist und daß der Haltekäfig mit radialem Spiel in der Kammer gelagert ist. Damit wird erreicht, daß das Schließglied nur zusammen mit dem Haltekäfig in radialer Richtung bewegt werden kann. Schließglied und Hahekäfig schweben zusammen mit einem ausreichend von einer Toleranzberechnung bestimmten Minimalspiel in einer topfförmig ausgebildeten Kammer. Wenn das Schließglied zu Laieralschwingungen neigt muß sich der ganze Haltekäfig mitbewegen, wodurch aber die Gesamtbewegung des Schließgliedes gedämpft wird. Bei der Fertigung braucht nur eine Paßführung zwischen Schließglied und Haltekäfig hergestellt zu werden. Die Zentrierung des Schließgliedes auf dem Ventilsitz stellt sich beim ersten Schließvorgang des Ventils von selbst ein.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der im strömenden Medium schwebende Haltekäfig zusätzlich mit axialem Spiel gelagert ist. Damit wird eine besonders einfache Herstellung des Ventils und eine größere Beweglichkeit des Haltekäfigs in radialer Richtung, d. h. eine erhöhte Ansprechempfindlichkeit des Ventils, erzielt.

Da die bei bekannten Ventilen fertigungstechnisch nur schwierig herzustellende Zentrierung der axialen Führung des Schließgliedes gegenüber dem Ventilsitz bei der vorliegenden Erfindung nur einmal während des ersten Schließvorgangs, d. h. erst nach Inbetriebnahme des Ventils, erfolgt, ist es bei starken Erschütterungen und hohen Durchflußgeschwindigkeiten ausgesetzten Ventilen erwünscht, diese einmal erfolgte Selbstjustierung des Haltekäfigs möglichst lange während des Betriebs beizubehalten. Dazu ist bei einer Weiterbildung der Erfindung der Haltekäfig über eine Feder axial verspannt. Die Reibung, die diese Feder während einer radialen Bewegung des Haltekäfigs verursacht, wirkt einer azentrischen Verschiebung der axialen Führung gegenüber dem Ventilsitz entgegen. Vorteilhafterweise ist die Feder zwischen der dem Ventilsitz abgewandten Stirnseite des Haltekäfigs und einer die Kammer begrenzenden Wand angeordnet. Damit erreicht man eine gleichmäßige Führung des Haltekäfigs in radialer Richtung an der Venfilplatte. Die axial wirkende Feder und die Führung des Haltekäfigs an der Ventilplatte vereinfachen die Herstellung des Ventils und vermindern die Kippneigung des Haltekäfigs bei geöffnetem Ventil.

Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den restlichen Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ventil mit einem frei schwebenden Haltekäfig und darin befindlichem Schließglied,

Fig. la einen Schnitt im wesentlichen nach Linie a-a in F i g. 1 und

Fig.2 einen Längsschnitt durch ein Ventil ähnlich dem in F i g. 1 dargestellten mit axial verspanntem Haltekäfig.

Die Fig. 1, la und 2 zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen in einem Gehäuse 5 eine Ventilkammer 10 mit einer Einlaßöffnung 12 und einer Auslaßöffnung 13 für das zu steuernde, nicht dargestellte Strömungsmedium vorgesehen ist. Die Kammer 10 besteht aus einem Topf 11 mit der im Topfboden angeordneten Auslaßöffnung 13 und der den Topf deckelartig verschließenden Ventilplatte 3. In der Ventilplatte 3 ist zentrisch die Einlaßöffnung 12 und an ihrer Innenwand der als gehärtete scharfkantige Dichtkante 9 ausgebildete Ventilsitz für das im Innern der Kammer 10 liegende, als Kugel 2 ausgebildete Schließglied angeordnet Die Kugel 2 wird in einem Haltekäfig 1 in axialer Richtung radial spielfrei geführt.

Eine die Kugel 2 führende axiale Bohrung 4 des Haltekäfigs 1 weist gemäß F i g. la einen viereckigen Querschnitt auf, damit das Strömungsmedium an der Kugel 2 vorbei durch das Ventil hindurchströmen kann. Der die Kugel 2 radial spielfrei führende Haltekäfig 1 ist mit radialem Spiel in der Kammer 10 drehbar und verschiebbar angeordnet. Ein Schaltstößel 6 liegt zentrisch auf der durch die Einlaß- und Auslaßöffnung 12 bzw. 13 gebildeten Achse 14.

Nach Fig. 1 und la ist der Haltekäfig 1 zusammen mit der Kugel 2 mit axialem und radialem Spiel in der Kammer 10 im strömenden Medium gelagert. Bei Betätigung des sich in die Auslaßöffnung 13 hinein erstrekkenden Schahstößels 6 wird die Kugel 2 in Richtung auf den Ventilsitz bis zum Anschlag mit der Dichtkante 9 bewegt. Die Dichtkante 9 bringt die Kugel 2 zusammen mit der axialen Bohrung 4 des Haltekäfigs 1 in eine zentrische Lage zum Ventilsitz bzw. zur Achse 14. In dieser zentrischen Lage dichtet die Kugel 2 an der scharfkantigen Dichtkante 9 das Strömungsmedium vor der Einlaßöffnung 12 gegen das Strömungsmedium in der Kammer 10 ab. In dieser geschlossenen Stellung des Ventils ist also nicht nur die Kugel 2 sondern auch die Bohrung 4 des Haltekäfigs 1 gegenüber der Achse 14 zentriert.

Beim öffnen des Ventils durch Zurückziehen des Schaltstößels 6 hebt die Kugel 2 von der Dichtkante 9 ab und wandert normalerweise ohne jede radiale Verschiebung in der axialen Bohrung 4 vom Schaltstößel 6 gehalten in Öffnungsrichtung des Schaltstößels 6. Das Strömungsmedium fließt dabei über die Einlaßöffnung 12 durch die von der Kugel 2 und dem viereckigen

Querschnitt der axialen Bohrung 4 gebildeten Öffnung hindurch an der Kugel 2 vorbei in die Auslaßöffnung 13 der Kammer 10. Wenn es trotz dieser gleichmäßigen Umströmung der Kugel 2 zu Druckschwankungen vor oder hinter der Kugel 2 kommen sollte, wird bei einer radialen Verschiebung der Kugel 2 der gesamte Haltekäfig 1 ebenfalls radial mitbewegt. Diese radiale Verschiebung von Kugel 2 und Haltekäfig 1 ist naturgemäß aufgrund der größeren Massenträgheit der beiden Teile geringer als bei den bekannten Ventilen mit lateral freier Kugel. Eine eventuelle Schwingung der Kugel 2 wird daher durch die Massenträgheit des Haltekäfigs 1 und die zwischen der Kammer 10 und dem Haltekäfig 1 auftretenden Reibungskräfte gedämpft. Eine nach dieser gedämpften Schwingung der Kugel 2 verbleibende restliche Dezentrierung der axialen Bohrung 4 gegenüber der Achse 14 wird bei dem nächsten Schließvorgang des Ventils korrigiert.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform des Ventils wird der Haltekäfig 1 zusätzlich mittels einer

so Feder 7 axial verspannt. Dabei wird eine Stirnfläche des Haltekäfigs 1 an die Ventilplatte 3 gedrückt und bei eine- eventuellen radialen Verschiebung an der Innenseite der Ventilplatte 3 geführt. Die Reibung, die die Feder 7 bei einer Querbewegung der Kugel 2 und des

b5 Haltekäfigs 1 verursacht, verstärkt zusammen mit der in Fig. 1 beschriebenen Massenträgheit der Teile zusätzlich die Dämpfung der eventuellen Schwingungen. Die Federkraft ist so ausgelegt, daß eine genaue Zentrie-

rung der axialen Bohrung 4 mit der Kugel 2 gegenüber dem Ventilsitz beim Schließen des Ventils nach wie vor ermöglicht wird. Bei besonders stark ausgelegten Federn 7 wird die Zentrierung unter extremen Durchflußbedingungen des Mediums vor Inbetriebnahme des Ventils durch mehrmaliges öffnen und Schließen des Ventils einjustiert. Diese Zentrierung bleibt dann während des Betriebs des Ventils erhalten.

Um Platz für die Feder 7 in der Kammer 10 zu schaffen, muß der buchsenförmige Topf 11 in axialer Rieh- tung größer ausgelegt sein als der in F i g. 1 beschriebene. Damit möglichst viele unterschiedliche Abschnitte der Kugel 2 mit der Dichtkante 9 in Berührung kommen, ist nicht nur die Kugel 2 in der axialen Bohrung 4 sondern auch der Haltekäfig 1 in dem Topf 11 drehbar gelagert. Die Drehung des Haltekäfigs 1 wird allerdings durch die Feder 7 stark vermindert. Die Wirkungsweise des Ventils ist im wesentlichen die gleiche wie die oben in F i g. 1 beschriebene.

20

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

25 30 35 40

55 60 65

Claims (5)

1 2 gel im offenen Zustand des Ventils vom zu schaltenden PatentansprOche: Medium vollständig umströmt wird. Durch Turbulenzen und Strömungsabrisse bei dieser Umströmung ward die

1. Ventil mit einer Kammer, die eine Einlaß- und Kugel in seitliche Schwingungen versetzt Die Aufeine Auslaßöffnung aufweist, und mit einem vor- 5 schaukelung dieser Lateralschwingungen führt zu heftizugsweise als Kugel ausgebildeten Schließglied, das gem Schwirren oder Pfeifen und damit zu vorzeitigem mit einem Ventilsitz zusammenwirkt und das im we- Verschleiß, sowie zu einer gehemmten Schließbewesentlichen längs einer Achse in Schließrichtung auf gung der Kugel.

den Ventilsitz zu und in Öffnungsrichtung von die- Eine Maßnahme zur Verhinderung der Lateralsem weg bewegbar ist, um den Durchfluß eines 10 schwingungen der Kugel bei geöffnetem Ventil wäre die durch die Einlaßöffnung in die Kammer strömenden Reduzierung des radialen Spiels der Kugel in der axia-Mediums zu steuern, wobei das Schließglied so in len Führung bis auf Null. Hiergegen spricht aber die einer Bohrung gehalten ist, daß das Medium an dem Tatsache, daß die Kugel bei geschlossenem Ventil nur Schließglied vorbeiströmen kann, dadurch ge- von der gehärteten scharfkantigen Dichtkante des Venken nze ich η et, daß das Schließglied (2) in der 15 tilsitzes zentriert sein darf, und daß es in der Praxis durchgehenden Bohrung (4) ein?s gesonderten Hai- unmöglich ist, einen Rotationskörper an zwei Durchtekäfigs (1) radial spielfrei axial geführt ist und daß messern gleichzeitig spielfrei zu zentrieren, der Haltekäfig (1) mit radialem Spiel in der Kammer Einen Ausweg aus diesem Problem sucht die zweite (10) gelagert ist. oben erwähnte bekannte Anordnung, bei der die Kugel

2. Ventil nach Anspruch 1. dadurch gekennzeich- 20 starr mit einem Stößel verbunden ist, der seinerseits net, daß der Haltekäfig (1) zusätzlich mit axialem spielfrei in der Kammer gelagert ist. Derartige Ventile, Spiel gelagert ist. zu denen auch das durch die DE-OS 19 61 248 bekannte

3. Ventil nach Anspruch 1. dadurch gekennzeich- Entlastungsventil gehört, werfen neben Führungspronet, daß der Haitekäfig (1) über eine Feder (7) axial blemen durch Reibung des Stößels auch Dichtigkeitsverspannt ist. 25 probleme auf und erfordern bei ihrer Herstellung eine

4. Ventil nach Anspruch 3. dadurch gekennzeich- große Präzision. Ein weiterer Nachteil dieser Konstruknet, daß die Feder (7) zwischen der dem Ventilsitz (9) tionen besteht darin, daß die Abdichtung zwischen abgewandten Seite des Haltekäfigs (1) und einer die Dichtkante und Kugel immer an demselben Abschnitt Kammer(10) begrenzenden Wand angeordnet ist der Kugel stattfindet, wodurch der berüchtigte »Heili-

5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprü- 30 genschein« auftreten kann.