DE2850291A1 - Servobetaetigtes dreiwegeventil - Google Patents

Description

Servobetätigtes Dreiwegeventil."'

Die Erfindung betrifft ein Dreiwegeventil der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art.

Solche Ventile werden in hydraulischen oder anderen Flüssigkeits-Druckkreisen angewendet.

Die derzeit gebräuchlichen servogesteuerten Dreiwegeventile benötigen eine im Vergleich zu ihrem wirksamen Durchflußquerschnitt hohe Steuereingangsleistung zur Umsteuerung zwischen ihren-Betriebszuständen. Ein weiterer Nachteil bekannter Ventile besteht darin, daß sie bei Änderung der Betriebsart, beispielsweise von "normal geöffnet" in "normal geschlossen" oder umgekehrt demontiert und in ihrem Innern Änderungen durchgeführt werden müssen.

-Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dreiwegeventil zu schaffen, das mit geringer elektrischer Leistung steuerbar ist, und das ohne innere Änderungen wahlweise in der Betriebsart "normal geschlossen" oder "normal geöffnet" betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Pa- · tentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Bei einem bevorzugten Äusführungsbeispiel der Erfindung besitzt das Ventil eine elektromagnetisch betätigbare Servo-

• 90 98-2 T/073'1

-k-

steuerung. Es können jedoch auch andere, z. B. hydraulische, pneumatische oder mechanische Betätigungsmittel verwendet .werden.

Das Ventil kann an den Kreis, in den es eingefügt werden soll, entweder durch Verbinder und/oder Leitungen oder eine Verbindungstafel angeschlossen sein.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt einen Achsialschnitt eines ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellenden hydraulischen Ventils mit einem Elektromagneten zur Servobetätigung, der bei der Darstellung in Fig. 1 ausgeschaltet ist,

Fig. 2 zeigt den gleichen Achsialschnitt, wobei der Elektromagnet zur Servosteuerung erregt ist,

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung als Achsialschnitt, wobei das betreffende Ventil auf einer Verbindungäafel montiert ist.

Mit 2 ist ein Ventilkörper bezeichnet., der in seinem zentralen Bereich eine longitudinale Durchgangsöffnung 4 besitzt. Diese Durchgangsöffnung 4 ist in geeigneter Weise derart geformt, daß eine erste ringförmige Kammer 6 gebildet ist, die mit einem ersten Anschluß 8 in Verbindung steht. Dabei befindet sich über dem ersten Anschluß 8 ein von einer Fortsetzung der Bohrung 4 gebildeter flacher Endbereich. An der Bohrung 4 ist"weiter eine zweite ringförmige Kammer 10 angeformt, die mit einem zweiten Anschluß 12 in Verbindung steht, unter der sich ein zweiter flacher Endbereich 13 befindet, der ebenfalls eine Fortsetzung der Bohrung 4 darstellt. Der Ventilkörper 2 besitzt an seiner Oberseite einen Gewindesitz,· in den ein Zwischenstück 14 für den Anschluß der Seryobetätigungsmittel eingeschraubt ist. Im vorliegenden Fall besteht das Servobetätigungsmittel aus einem Elektromagneten 16, dessen zentraler Kern 18 teilweise sichtbar ist.

9098-21/0731

Eine hohle Spule 20 ist gleitbar und dichtend in der Bohrung 4 angebracht. Ihr unteres Ende ist offen und. kann in den .zweitgenannten Endbereich 13 hineingleiten (Fig. 1). Das obere Ende.der Spule 20, das durch eine Stirnwandung verschlossen ist, kann in den erstgenannten flachen Endbereich 9 hineingleiten (Fig. Z). Diese Stirnwandung besitzt eine Anzahl von Durchflußöffnungen für die Flüssigkeit. Zwei von ihnen, die mit 22 und 24 bezeichnet sind, sind in der Zeichnung erkennbar. Diese Durchflußöffnungen verbinden den inneren Hohlraum der Spule 20 in der ersten Betriebsposition des Ventils (Fig. 1) mit der ersten Kammer 6. Ein Ansatz 26, der sich von dem oberen Ende der Spule 20 nach oben erstreckt, steht mit dem Kern 18 des Elektromagneten 16 in Berührung. Der Ventilkörper 2 bildet an seiner Unterseite einen Sitz, in dem ein Schieber 28 gelagert ist. Dieser wird in axialer Richtung von einer Reihe von Durchlaßöffnungen durchdrungen. Zwei von diesen sind in Fig. 1 dargestellt. Sie sind mit und 32 bezeichnet. Diese Durchgangsöffnungen 30 und 32 verbinden einen dritten Anschluß 34 des Ventils mit dem Hohlraum der Spule 20 und somit über die Durchgangsöffnungen 22 und 24 mit der oberen Kammer 6·. In Fig. 2 verbinden die Durchgangsöffnungen 30 und 32 den Anschluß 34 mit der unteren Kammer 10.

Der Schieber 28 trägt ein Anschlagelement, das einen Schaft 36 umfaßt, der sich koaxial durch den Hohlraum der Spule erstreckt und die Abwärtsbewegung der Spule 20 begrenzt. Er dient außerdem als Führung für eine Vorspannfeder 38, die ihn koaxial umgibt.

Das Ventil kann beliebig entweder in der Betriebsart "normal geschlossen" "oder "normal geöffnet" verwendet werden, inersten Fall ist der Anschluß 8 mit dem Auslaß und der An- ■ Schluß 12 mit dem Einlaß verbunden. In beiden Fällen steht der Anschluß 24 mit einem Verbraucher in Verbindung.

Im folgenden sei die Wirkungsweise des Ventils in der Be-■ ■ " 909821/0731

Q
triebsart "normal geschlossen" beschrieben:

.Wie in Fig. 1 dargestellt, befindet sich das Ventil in der ersten Betriebsstellung, wenn der Elektromagnet 16 stromlos ist, so daß seine (nicht dargestellte) Vorspannfeder den
Kern 18 nach unten drückt und damit die Spule 20 in Berührung mit dem oberen Ende des Schaftes 36 bringt, wobei die Feder 38 komprimiert wird. Hierdurch wird die Flüssigkeitsströmung unterbrochen, die ,- von dem Einlaßanschluß 12 kommend - in die ringförmige Kammer 10 eintritt, deren Ausfliessen von dort Jedoch durch die Spule 20 blockiert ist. In diesem Fall wird die Flüssigkeit, die in dem vorangehenden Arbeitszyklus denVerbraucher gesteuert hat, über den Anschluß 34 und die Durchgangsöffnungen 30 und 32 zum Auslaßanschluß geführt. Sie tritt in den Hohlraum der Spule 20 ein, durchläuft die Durchlaßöffnungen 22 und 24, die obere Kammer 6, die durch die Abwärtsverschiebung der Spule 20 geöffnet ist, und gelangt durch den Anschluß 8 zum Auslaß.

Wenn der Elektromagnet in der zweiten Betriebsposition des Ventils erregt ist (Fig. 2), wird der Kern 18 nach oben bewegt und drückt die Vorspannfeder des Magneten zusammen.Infolge dessen wird auch die Spule 20, die von dem Kern 18
nicht mehr zurückgehalten wird, durch die Ausdehnung der
Feder 38 nach oben bewegt. Dadurch schließt sich die erste ringförmige Kammer 6, während die zweite ringförmige Kammer -10 geöffnet wird, so daß die von dem Einlaßanschluß 12 kommende Flüssigkeit die Durchlaßöffnungen 30 und 32 passieren kann und durch den Verbraucheranschluß 34 austritt.

Um das Ventil in der Betriebsart "normal geöffnet" zu betreiben, müssen nur der Einlaßanschluß und der Auslaßanschluß miteinander vertauscht werden, d.h. der mit 12 bezeichnete Anschluß wird zum Auslaßanschluß, während der mit 8 bezeichnete Anschluß der Einlaßanschluß wird.

In der Betriebsart "normal geöffnet" arbeitet das Ventil

909821/073Ί

folgendermaßen: Wenn der Magnet 16 nicht erregt ist (Fig. 1), so daß der Kern 18 durch seine Vorspannfeder.nach unten gedrückt wird, wird.auch die Spule 20 nach unten gedrückt, wobei sich die Feder 38 komprimiert, bis sie gegen das obere Ende des Schaftes 36 anschlägt. Somit kann die Flüssigkeitsströmung von dem Einlaßanschluß 8 in die ringförmige Kammer 6 eintreten, durch den infolge des Absenkens der Spule 20 geöffneten Bereich hindurchtreten und durch die Durchlaßöffnungen22und 24 in die Spule. ,30 einlaufen, von wo aus sie über die Durchlaßöffnungen 30 und 32 und den Anschluß 34 den Verbraucher erreicht.

Wenn der Magnet 16 erregt wird (Fig. 2), wird sein Kern 18 nach oben verschoben und komprimiert die Vorspannfeder des Magneten. Der Druck auf die Spule 20 wird aufgehoben, so daß diese von der Feder 38 ebenfalls nach oben bewegt wird und die von dem Einlaßanschluß 8 kommende Flüssigkeitsströmung unterbricht, während die Kammer 10 gleichzeitig geöffnet wird, durch die die von dem Verbraucheranschluß 34 kommende und durch die Durchgangsöffnungen 30 und 32 hindurchtre-.tende Flüssigkeit zu dem Auslaßanschluß 12 gelangt.

Da die Spule 20 die Durchlaßöffnungen 22 und 24 besitzt und daher einen entsprechend niedrigen Durchgangswiderstand darstellt, ist sie lejdit und mit nur geringer elektrischer Steuerleistung bewegbar, weil sie verschoben wird, während sie -in die von ihr gesteuerte Flüssigkeit eingetaucht ist und sich' infolge/dessen in einem Druckgleichgewicht befindet.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des Ventils für. die Montage auf einer Anschlußtafel. Der Ventilkörper 2 hat eine von der oben beschriebenen Form abweichende Gestalt. Die Anschlüsse 8 und 12, die mit den Kammern 6 bzw. 10 in Verbindung stehen, sind in dem Ventilkörper in einer Richtung angeordnet, die im wesentlichen parallel zu der Bohrung des Ventilkörpers verläuft. Die Betriebsweise des Ventils ist jedoch unverändert. Wenn in diesem Fall die Betriebs-

909821/0731

art von "normal geschlossen" in "normal geöffnet" geändert werden soll, ist es lediglich erforderlich, die Schrauben .40 zu lösen und das Ventil in Bezug auf die zu seiner Befestigung dienenden Bohrungen um 180° zu drehen.

909 8-2 1/0731

Claims (1)

1. Patent an sprüche

   .1. Servogesteuertes Dreiwegeventil mit einem Ventilkörper mit Einlaß-, Auslaß- und Verbraucheranschlüssen, mit einer Bohrung, in der eine mittels einer Feder vorgespannte Spule gleitbar und dichtend angeordnet ist sowie mit Servobetätigungsmitteln zur Bewegung der Spule zwischen einer ersten und einer zweiten Betriebsposition innerhalb des Ventils, d, a d u r c h gekennzeichnet,daß die Bohrung (4) an ihren entgegengesetzten Enden erste und zweite Kammern (6 bzw. 10) bildet, und daß die Spule (20) einen inneren Hohlraum besitzt mit einem offenen Ende, das in der zweiten Betriebsposition des Ventils mit der zweiten Kammer (10) in Verbindung steht und in der ersten Betriebsposition des Ventils gegen diese zweite Kammer (10) abgeschlossen ist, während das andere Ende der Spule (20) verschlossen ist und wenigstens eine Durchlaßöffnung (22, 24) besitzt, die den inneren Hohlraum in der ersten Betriebsposition des Ventils mit der ersten Kammer (6)verbindet, während die erste Kammer (6) in der zweiten Betriebsposition des Ventils gegen den inneren Hohlraum der Spule (20) abgeschlossen ist.

   2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Kammern (6, 10) mit den Einlaß- und Ausläßanschlüssen (8, 12) des Ventils in Verbindung stehen.

   3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Hohlraum über das offene Ende der Spule (20) ständig mit dem Verbraucheranschluß (34) verbunden ist.

   4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (2) ein Anschlagelement (36) besitzt, das sich koaxial durch den inneren Hohlraum der Spule (30) erstreckt und in einer der Betriebspositionen

   009821/0731

   des Ventils einen Anschlag für die Spule (2D) bildet.

   .5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß . eine Vorspannfeder (38) das Anschlagelement "(36) koaxial umgibt und die Spule (20) in Richtung auf eine der Betriebspositionen des Ventils vorspannt.

   6. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (8, 12) in dem Ventilkörper (2) in einer Außenfläche des Ventilkörpers (2) münden, die an einer flachen Oberfläche montierbar ist, derart daß die Mündungen mit Durchlaßöffnungen in dieser Oberfläche in Verbindung stehen, wobei die Verbindung zwischen den Anschlüssen (8, 12) und den Durchlaßöffnungen durch eine Drehung des Ventilkörpers (2) relativ zu der genannten Oberfläche vertauschbar sind.

   9098-2 1/073