DE2838312A1 - SWITCHING VALVE FOR A FLOW SYSTEM - Google Patents
SWITCHING VALVE FOR A FLOW SYSTEMInfo
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Dipl.-Ing. F. A-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. LisKA 2838312Dipl.-Ing. F. A-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing.H. LisKA 2838312
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Umschaltventil für ein Strömungssystem.Switching valve for a flow system.
Priorität: 2. September 1977, Schweden, Nr. 77o9897_8Priority: September 2, 1977, Sweden, No. 77o9897_8
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/ι./ ι.
Die Erfindung betrifft ein Umschaltventil für ein Strömungssystem mit mindestens zwei Speiseeinheiten und mindestens einer Betatigungseinheit, wobei das Umschaltventil selbsttätig für die eine Speiseeinheit, die eingeschaltet ist, öffnet und die Betätigungseinheit in Gang setzt und für die übrigen, nicht eingeschalteten Speiseeinheiten geschlossen ist.The invention relates to a switching valve for a flow system with at least two feed units and at least an actuation unit, wherein the switching valve automatically for the one feed unit that is switched on, opens and sets the actuation unit in motion and is closed for the remaining feed units that are not switched on.
Es sind Umschaltventile bekannt, in denen zwei Strömungen
abwechselnd in eine einzige Strömung überführt werden. So ist in der GB-PS 1 395 417 ein Steuerventil beschrieben,
bei dem die Verbindung zwischen einem gespeisten Punkt und Alternativ-Quellen für ein fluides Druckmedium automatisch
umgeschaltet wird.
15Switching valves are known in which two flows are alternately converted into a single flow. For example, GB-PS 1 395 417 describes a control valve in which the connection between a fed point and alternative sources for a fluid pressure medium is automatically switched over.
15th
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Umschaltventil zu schaffen, das zwischen mindestens zwei Speiseeinheiten und mindestens einer Betätigungseinheit eingesetzt wird und die Strömung zwischen der gerade eingeschalteten Speiseeinheit und der Betätigungseinheit steuert. Das Ventil soll dabei so beschaffen sein, daß es mit Vorteil für eine Zweifach- oder Mehrfachsteuerung eingesetzt werden kann.It is the object of the present invention to provide a changeover valve to create, which is used between at least two feed units and at least one actuating unit and the flow between the just switched on Feed unit and the actuation unit controls. The valve should be designed so that it is advantageous can be used for double or multiple control.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Ventil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens einen Hohlraum hat, daß in jedem Hohlraum mindestens ein Ventilelement gleitet und dabei mindestens zwei Lagen einnimmt, daß das Ventil für jede Speiseeinheit sowie für die Betätigungseinheit zwei Öffnungen enthält, die mit mindestens einem Hohlraum kommunizieren, daß das Ventilelement und der Hohlraum so ausgebildet sind, daß in einer ersten Ventilelementlage die Öffnungen für eine erste Speiseeinheit mit entsprechenden Öffnungen für die Betätigungseinheit kommunizieren und daß in einer zweiten Ventilelement-To solve this problem, a valve of the type mentioned is characterized according to the invention in that it is at least has a cavity that at least one valve element slides in each cavity and thereby at least two layers assumes that the valve for each feed unit as well as for the actuating unit contains two openings with at least a cavity communicate that the valve element and the cavity are formed so that in a first Valve element position the openings for a first feed unit with corresponding openings for the actuation unit communicate and that in a second valve element
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lage die Öffnungen für eine zweite Speiseeinheit mit-entsprechenden Öffnungen für die Betätigungseinheit kommunizieren, und daß das Ventilelement eine Druckfläche für jede Speiseeinheitsöffnung hat, so daß das Ventilelement beim Einschalten einer der Speiseeinheiten in diejenige Lage gleitet, in der die eingeschaltete Speiseeinheit mit der Betätigungseinheit kommuniziert.position the openings for a second feed unit with corresponding ones Communicating openings for the actuating unit, and that the valve element has a pressure surface for each feed unit opening has, so that the valve element when one of the feed units is switched on in that Slides position in which the switched-on supply unit communicates with the actuating unit.
Das vorgeschlagene Ventil arbeitet also nach folgendem Prin-The proposed valve works according to the following principle
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Das Ventil enthält für jede Speiseeinheit und für die Betätigungseinheit je zwei Öffnungen und .umfaßt ferner einen Ventilkörper. Dieser Körper läßt sich durch die Strömung bewegen und öffnet Strömungskanäle zwischen der eingeschalteten Speiseeinheit und der Betätigungseinheit. Der Strö-.mungskanal zwischen den nicht eingeschalteten Speiseeinheiten und der Betätigungseinheit bleibt versperrt. Das Ventil ist so ausgeführt, daß die Speiseeinheit selbst den Ventilkörper in eine Lage bringt, in der der Strömungskanal zwischen der eingeschalteten Speiseeinheit und der Betätigungseinheit geöffnet ist. The valve contains for each feed unit and for the actuating unit two openings each and also includes one Valve body. This body can be moved by the flow and opens flow channels between the switched on Feed unit and the actuation unit. The flow channel between the feed units that are not switched on and the actuation unit remains blocked. The valve is designed so that the feed unit itself brings the valve body into a position in which the flow channel between the switched-on supply unit and the actuation unit is open.
Die. Erfindung wird nun anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung .näher erläutert. In den Fig. 1 und 2 sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen: The. The invention will now be based on two preferred exemplary embodiments with reference to the accompanying drawing explained. In FIGS. 1 and 2, parts that correspond to one another are provided with the same reference numerals. Show it:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemä-. ßen Umschaltventils, bei dem eine Speiseeinheit und die Betätigungseinheit miteinander verbunden sind und ein Strömungskanal geöffnet ist;Fig. 1 shows a first embodiment of an inventive. ßen switching valve, in which a feed unit and the actuation unit are connected to one another and a flow channel is open;
Fig. 2 das Umschaltventil der Fig. 1 in einer Stellung, bei der der andere Strömungskanal geöffnet ist; undFIG. 2 shows the switchover valve from FIG. 1 in a position in which the other flow channel is open; FIG. and
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Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Umschaltventils.3 shows a further exemplary embodiment of a switchover valve according to the invention.
Der mit 1 bezeichnete Ventilkörper ist vorzugsweise homogen gestaltet und enthält Verbindungsöffnungen (Öffnungen) Al und A2 für eine erste Speiseeinheit A und Öffnungen Bl und B2 für die andere· Speiseeinheit B. Außerdem enthält der Ventilkörper 1 Öffnungen Cl, C2 für die Betätigungseinheit C. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel befinden sich die Öffnungen Cl, C2 auf gegenüberliegenden Seiten des Ventilkörpers. Aus Montagegründen kann es sich jedoch empfehlen, sämtliche Öffnungen auf der gleichen Seite des Ventilkörpers 1 anzubringen. Der Ventilkörper enthält außerdem Bohrungen 2, 3 und 4, die ein Ventilelement 5 aufnehmen. .Dieses Element kann sich in den Bohrungen bewegen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 hat das Ventilelement 5 die Form eines Kolbens, der sich in axialer Richtung hin- und herbewegen kann und außerdem eine ringförmige Nut 6, eine mit der Nut kommunizierende Bohrung 7 und einen verbreiterten Zylinderabschnitt 8 umfaßt.The valve body denoted by 1 is preferably designed homogeneously and contains connection openings (openings) Al and A2 for a first feed unit A and openings B1 and B2 for the other · feed unit B. In addition, the contains Valve body 1 openings Cl, C2 for the actuation unit C. In the present exemplary embodiment, the openings C1, C2 are located on opposite sides of the valve body. For assembly reasons, however, it can be recommended that all openings are on the same side of the valve body 1 to be attached. The valve body also contains bores 2, 3 and 4, which receive a valve element 5. This element can move in the holes. In the exemplary embodiment 1 and 2, the valve element 5 has the shape of a piston which reciprocates in the axial direction can move forward and also an annular groove 6, a communicating with the groove hole 7 and a widened Cylinder section 8 includes.
Die Speiseeinheiten A und B, die eine Strömung durch das Umschaltventil zur Betätigungseinheit C erzeugen sollen, können Pumpen sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Betätigungseinheit C aus einer hydraulisch nicht ausgeglichenen Kolben-Zylinder-Anordnung, in der die Kolbenstange während der Kolbenbewegung eine Arbeit verrichten kann.The feed units A and B, which are intended to generate a flow through the switching valve to the actuation unit C, can be pumps. In the illustrated embodiment, the actuation unit C does not consist of a hydraulic one balanced piston-cylinder arrangement in which the Piston rod can perform work during the piston movement.
Befindet sich das Ventilelement 5 in der in Fig. 1 "dargestellten Lage, so sind zwischen der Speiseeinheit A und der Bstätigungseinheit C Strömungskanäle offen. Wird die Speiseeinheit A, die aus einer reversiblen Pumpe bestehen könnte, eingeschaltet, so kann eine Strömung von der Speiseeinheit über die Öffnung Al und die öffnung Cl zur Betä-If the valve element 5 is in the position shown in FIG. 1 ″, between the feed unit A and of the actuation unit C flow channels open. Will the feed unit A, which consist of a reversible pump could, switched on, a flow from the feed unit via the opening A1 and the opening Cl to actuate
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tigungseinheit C hervorgerufen werden; der Rückfluß verläuft über die Öffnung C2 und die Öffnung A2 zur Speiseeinheit A. Auf diese Weise entsteht ein arbeitender Strömungskreis.processing unit C are caused; the reflux proceeds Via the opening C2 and the opening A2 to the feed unit A. In this way, a working flow circuit is created.
Kehrt man die Arbeitsrichtung der Speiseeinheit A um, so fließt auch die Strömung in die entgegengesetzte Richtung. Das Ventilelement 5 behält dabei eine Lage, in der nach wie vor die Strömungskanäle zwischen der Speiseeinheit B und der Betätigungseinheit C geschlossen sind. Wird jedoch die Speiseeinheit B eingeschaltet, derart, daß die Öffnung Bl mit einer Strömung beaufschlagt wird, so erfährt das Ventilelement in einem Raum, der sich in der Figur rechts von dem Ventilelement befindet, einen Druck-. Dieser Druck wirkt auf .eine Druckfläche des Ventilelementes und verschiebt es nach links, bis es die in Fig. 2 eingezeichnete Lage einnimmt. Auf diese Weise werden die Strömungskanäle zwischen ■der Speiseeinheit B und der Betätigungseinheit C über die Öffnung Bl, die Bohrung 7, die Nut 6 und die Öffnung Cl geöffnet. Der Rückfluß von der Betätigungseinheit C verläuftIf the working direction of the feed unit A is reversed, the flow also flows in the opposite direction. The valve element 5 retains a position in which the flow channels between the feed unit B and the actuation unit C are closed. However, if the feed unit B is switched on, such that the opening Bl is acted upon by a flow, the valve element experiences in a space which is to the right of in the figure the valve element is a pressure. This pressure acts on a pressure surface of the valve element and moves it to the left until it assumes the position shown in FIG. In this way the flow channels are between ■ the feed unit B and the actuation unit C via the opening Bl, the bore 7, the groove 6 and the opening Cl are opened. The return flow from the actuator unit C is
2ό über die Öffnung C2 und die Öffnung B2. Kehrt man die Strömungsrichtung der Speiseeinheit B um, so fließt auch die Strömung in der Gegenrichtung durch die Strömungskanäle, die zwischen der Speiseeinheit B und der Betätigungseinheit C geöffnet sind.2ό through the opening C2 and the opening B2. One reverses the direction of flow of feed unit B, the flow also flows in the opposite direction through the flow channels, which are open between the feed unit B and the actuation unit C.
Die Bohrung 3, in die die Öffnungen A2, B2 und C2 münden, hat einen größeren Durchmesser als die Bohrungen 2 und 4. Diese Dimensionierung macht es möglich, daß das Ventilelement 5 zwischen der Betätigungseinheit C und der jeweils ■ eingeschalteten der beiden Speiseeinheiten A bzw. B Strömungskanäle öffnet. Wird nämlich die Speiseeinheit A eingeschaltet und erzeugt diese Einheit eine Strömungsrichtung zur Öffnung A2 hin, so wird die Stirnfläche (Druckfläche) 8b des. verbreiterten Zylinderabschnittes 8 einem Druck ausgesetzt, der das Ventilelement 5 nach rechts in die in Fig.The bore 3, into which the openings A2, B2 and C2 open, has a larger diameter than the bores 2 and 4. This dimensioning makes it possible that the valve element 5 between the actuating unit C and the respective ■ switched on of the two feed units A and B flow channels opens. Namely, if the feed unit A is switched on and this unit generates a flow direction towards the opening A2, the end face (pressure face) 8b of the widened cylinder section 8 is subjected to pressure, which the valve element 5 to the right in the in Fig.
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dargestellte Lage bewegt. Auf diese Weise ist stets dafür gesorgt, daß Strömungskanäle zwischen der eingeschalteten Speiseeinheit und der Betätigungseinheit Cgeöffnet sind. Schaltet man die Speiseeinheit B ein und erzeugt diese Einheit eine Strömungsrichtung zur öffnung B2 hin, so wird auf der Druckfläche 8a des Zylinderabschnittes 8 ein entsprechender Druck ausgeübt, der das Ventilelement 5 nach linke in die in Fig. 2 gezeigte Position verschiebt.position shown moves. In this way it is always ensured that flow channels between the switched on Feed unit and actuation unit C are open. If the feed unit B is switched on and this unit generates a flow direction towards the opening B2, it opens the pressure surface 8a of the cylinder section 8 exerted a corresponding pressure, which the valve element 5 to the left in the position shown in Fig. 2 moves.
In Fig. 3 ist ein Umschaltventil mit zwei Hohlräumen 3o, dargestellt, die jeweils einen Kolben 32 bzw. 33 enthalten. Diese Kolben sind miteinander über eine Stange 34 verbunden. Die Speiseeinheiten und die Betätigungseinheiten sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 versehen.In Fig. 3 is a switch valve with two cavities 3o, shown, each containing a piston 32 and 33, respectively. These pistons are connected to one another via a rod 34. The feed units and the actuation units are provided with the same reference numerals as in FIGS. 1 and 2.
Die Hohlräume befinden sich im vorliegenden Fall in dem gleichen homogenen Körper. Dieser Körper könnte selbstverständlich auch in zwei Körper, die dann jeweils einen Hohlraum enthalten, unterteilt werden. Eine solche zweiteilige Ausführung liegt noch im Rahmen der Erfindung; sie arbeitet in genau der gleichen Weise wie die in Fig. 3 dargestellte Variante, gibt allerdings, vor allem im Zusammenhang mit der Stange 34, zusätzliche Abdichtprobleme auf.The cavities are in the present case in the same homogeneous body. This body could of course also be divided into two bodies, which then each have a cavity contain, be subdivided. Such a two-part design is still within the scope of the invention; she works in exactly the same way as the variant shown in Fig. 3, there are, however, especially in connection with the rod 34 poses additional sealing problems.
Das Umschaltventil der Fig. 3 arbeitet im Prinzip wie das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel. Ist etwa die Speiseeinheit A eingeschaltet, so wird die BetMtigungseinheit C direkt angesteuert. Schaltet man jedoch die Speiseeinheit B ein, so bewegen sich beide Kolben 32, 33 in eine Richtung (in der Fig. nach links). Bei eingeschalteter Speiseeinheit Bl wirkt eine Strömung auf die Druckfläche des Kolbens 32 und bewegt den Kolben 32 nach links; der Kolben 32 nimmt den ihm über die Stange 34 fest verbundenen Kolben 33 mit. Die gleiche Kolbenbewegung vollzieht sich, wenn man die Speiseeinheit B2 einschaltet. 35The switching valve of Fig. 3 works in principle like that in Figs. 1 and 2 shown embodiment. If, for example, the supply unit A is switched on, the actuation unit becomes C controlled directly. However, if the feed unit B is switched on, both pistons 32, 33 move in one direction (to the left in the figure). When the feed unit B1 is switched on, a flow acts on the pressure surface of the piston 32 and moves the piston 32 to the left; the piston 32 takes the one firmly connected to it via the rod 34 Piston 33 with. The same piston movement takes place when the feed unit B2 is switched on. 35
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Aus der bisherigen Darstellung geht hervor, daß die vorliegende Erfindung in ihrem Prinzip und in einigen Einzelheiten erläutert worden ist. Auf eine genaue Beschreibung der Formgebung des mit dem Hohlraum zusammenwirkenden Ventilkörpers wurde jedoch verzichtet, da die Gestaltung dieser Teile auf dem vorliegenden Fachgebiet an sich wohlbekannt ·· ist. Dennoch wird in den Fig. 1 und 2 ein Beispiel für einen solchen Aufbau gezeigt. Im Normalfall befindet sich in jedem Hohlraum nur ein Ventilelement, es ist aber auch möglich, jeden Hohlraum mit beispielsweise zwei Ventilelementen zu versehen. In solchen Fällen sind die Ventilelemente vorzugsweise so ausgebildet, daß sie - etwa auf den Druck aus den Speiseeinheiten hin - wie ein einziges Element wirken. Aber auch von dieser Regel gibt es Ausnahmen: Die Ventilelemente konn^ ι ten so angeordnet sein, daß sie durch eine Speiseeinheit voneinander getrennt und durch eine andere Speiseeinheit zusammengedrückt werden. Sind mehr als eine Betätigungseinheit vorgesehen, so sind diese Einheiten in Reihe oder parallel geschaltet, so daß sie zur gleichen Zeit angesteuert werden. Vorzugsweise hat das Ventil zwei Speiseeinheiten und eine Betätigungseinheit, und sind in einem Hohlraum nicht mehr als zwei Ventilelemente untergebracht. In einer solchen Ausführung ist die Betätigungseinheit mit der einen " Speiseeinheit verbunden und mit der jeweils anderen Speise-From the presentation so far it can be seen that the present Invention has been explained in its principle and in some details. For a detailed description of the The shape of the valve body interacting with the cavity was dispensed with, however, since the design of this Parts is well known per se in the present art. Nevertheless, in Figs. 1 and 2, an example of a such a structure shown. Usually there is in each Cavity only one valve element, but it is also possible to each To provide cavity with, for example, two valve elements. In such cases the valve elements are preferred designed in such a way that they act like a single element - for example in response to the pressure from the feed units. But also There are exceptions to this rule: The valve elements can ι th be arranged so that they are through a feed unit separated from each other and by another feed unit be squeezed. If more than one actuation unit is provided, these units are connected in series or in parallel so that they are controlled at the same time will. Preferably, the valve has two feed units and an actuation unit, and are in a cavity no more than two valve elements housed. In such a design, the actuation unit is connected to one " Connected to the feed unit and connected to the other
einheit ohne Verbindung. ·unit without connection. ·
909811/0928909811/0928
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