DE3001837A1

DE3001837A1 - Abgedichtetes mehrfunktions-hochdruckventil

Info

Publication number: DE3001837A1
Application number: DE19803001837
Authority: DE
Inventors: Gregory Fort Lauderdale Fla. Scurgay
Original assignee: FAIL SAFE IND Inc
Current assignee: FAIL SAFE IND Inc
Priority date: 1979-11-02
Filing date: 1980-01-18
Publication date: 1981-05-14

Description

Abgedichtetes Mehrfunktions-Hochdruckventil
Für manche Anwendungszwecke ist ein völlig abgedichtetes Mehrfunktions-Hochdruckventil erforderlich. Eine derartige Anwendung ist beschrieben und beansprucht in dem US-Patent 3 893 698, aber die Erfindung ist auf diese Anwendung nicht beschränkt. Es wäre wünschenswert, huber ein derartiges Ventil verfügen zu können, das nach Bedarf eine große Vielfalt von Funktionen ausüben könnte, wobei das Ventil vollständig abgekapselt und abgedichtet bliebe und nur elektrische Leitungen von dem Ventil nach aussen träten.
Die Erfindung bezieht sich auf die US-Patentanmeldung Ser.No. , Anmeldetag , von Gregory Csurgay und Willes W. Reeder (Bezeichnung: "Steuerungssystem für Bremsventil in Kraftfahrzeugen") und US-Patentanmeldung Ser.Nor. , Anmeldetag von Stanley S. Wise und Gregory Csurgay (Bezeichnung: "Wahlweise betreibbares Steuerungssystem für Bremsventil in Kraftfahrzeugen"), beide vom gleichen Anmelder wie die vorliegende Anmeldung.
Das erfindungsgemäße Ventil erfüllt die obengenannten Forderungen. Es besitzt ein rotierbares Ventilelement, das vorzugsweise als Kugel oder Zylinder ausgebildet ist, die bzw. der in einem Gehäuse verdrenbar angeordnet ist, um die Strömung zwischen Einlaß- und Auslaßöffnungen zu dirigieren, sowie eine in dem Gehäuse angeordnete Positioniervorrichtung zum Verdrehen des Ventilelements in unterschiedliche Stellungen, um Fluid in Durchlässen abzusperren oder durchtreten zu lassen. Die Positioniervorrichtung umfaßt einen Motor zum Drehen des Ventilelements und Anschläge zum Anhalten des Ventilelements in den verschiedenen Stellungen Als Anschläge sind geeignet ein magnetisch betätigter stiftförmiger Anschlag und mit ihm zusammenwirkende buchsenförmige Anschläge, die mit dem Motor gekoppelt sind Es können ein oder mehrere feststehende Anschläge vorgesehen sein. Man kann einen Drehmelder für die Anzeige und/oder Steuerung der Ventilstellung vorsehen. Das Gehäuse ist vollständig abgedichtet, und von ihm gehen lediglich die elektrischen Verbindungen für Motor, Drehmelder und magnetisch betätigte Anschläge aus. In den Schließstellungen wird das Ventilelement gegen einen Ventilsitz gedrückt, ist aber in einer Richtung nachgiebig ausgebildet, so daß ein Fluid den Verschluß umgehen kann, wenn sich der Fluiddruck erhöht; damit ergibt sich die Wirkung eines in einer Richtung wirkenden Rückschlagventils Weitere Funktionen, die verwirklicht werden können, sind: Wahl von Volumenvariation, Druckvariation, Druckentlastung, wechselnder Vertei--lung, Wahl von Ersatzquellen für Notfälle, Überwachung von Strömung und/oder Druck, Mischen von mindestens zwei Medien und Mischen in variablem Verhältnis Die Abmessungen des Ventils sind beliebige es kann sogar der Mittelpunkt eines chemischen Betriebes sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrfunktionsventil zu entwickeln, das die obengenannten Funktionen auszuüben vermag.
Weiter soll nach der Erfindung das Ventil vollständig abgedichtet in einem Gehäuse angeordnet sein, von dem nur elektrische Verbindungsleitungen ausgehen.
Ausserdem soll die Aufgabe gelöst werden, mit einem einzigen verdrehbaren Element oder einer verdrehbaren Kugel in einem Ventil den Forderungen nach Verschließen, Durchlassen und Fließen in einer Richtung zu genügen.
Ferner soll nach der Erfindung die Stellung eines abgedichteten Ventils ausserhalb des Ventils ablesbar oder bestimmbar sein.
Mit der Erfindung soll es ausserdem möglich sein, ein verdrehbares Element oder eine verdrehbare Kugel innerhalb eines abgedichteten Ventils mittels magnetischer Kräfte, die von aussen gesteuert werden, zu positionieren.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung und den Patentansprüchen, wobei auf die zugehörige Zeichnung Bezug genommen wird, derenFiguren folgendes zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des abgedichteten Ventils gemäß der Erfindung; Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines in dem Ventil nach Fig. 1 befindlichen Kugelventilelements, von dem einige Teile weggeschnitten sind; Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Ventils nach Fig. 1, wobei einige Teile im Schnitt erscheinen; Fig. 4 einen waagerechten Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 1; Fig. 5 eine Teilansicht zur Verdeutlichung der Art und Weise, in der das Kugelelement nach Fig. 2 mit Ventilsitzen zusammenwirkt, die in dem Ventil nach Fig. 1 enthalten sind; Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 5; Fig. 7 einen Vertikalschnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 3; Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie 8-8 in Fig. 4; Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie 9-9 in Fig. 4; Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie 10-10 in Fig. 4; Fig. 11 einen Vertikalschnitt längs der Linie 11-11 in Fig. 1; Fig. 12 einen der Fig. 11 entsprechenden Vertikalschnitt, der eine abgeänderte Ausführungsform des in den Fig. 1 bis 11 gezeigten Ventils wiedergibt; Fig. 13 eine perspektivische Ansicht eines Ventils in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Fig. 14 eine schematische Ansicht eines Bremssystems für Kraftfahrzeuge mit dem Ventil nach Fig. 13; Fig. 15 einen Vertikalschnitt längs der Linie 15-15 in Fig. 13; Fig. 16 einenSchnitt längs der Linie 16-16 in Fig. 15; Fig. 17 eine der Fig. 13 entsprechende perspektivische Ansicht, bei der ein Teil des Ventils weggeschnitten ist, um den inneren Aufbau erkennbar zu machen; Fig. 18 einen waagerechten Schnitt längs der Linie 18-18 in Fig. 17; Fig. 19 eine perspektivische Ansicht eines Ventils, von dem ein Teil weggeschnitten ist, gesehen aus der der Blickrichtung in Fig. 17 entgegengesetzten Richtung; Fig. 20 eine perspektivische Ansicht eines in dem Ventil befindlichen Kugelventilelements; Fig. 21 einen Schnitt längs der Linie 21-21 in Fig. 18; Fig. 22 einen der Fig. 21 vergleichbaren Schnitt, nachdem das Ventil in eine andere Stellung gebracht worden ist; Fig. 23 ein weiterer, mit Fig. 21 vergleichbarer Schnitt bei noch einmal veränderter Stellung des Ventils; Fig. 24 ein Schnittbild in grösserem Maßstab, verschiedene Positionen des verdrehbaren Ventilelements darstellend.
Die Erfindung ist in ihren Einzelheiten nicht auf die hier gezeigten Anwendungsformen beschränkt, es sind vielmehr noch weitere Ausführungen möglich. Ebensowenig stellt die hier benutzte Terminologie eine Beschränkung der Erfindung dar.
Bei dem Ventil 30 nach den Fig. 1 bis 11 handelt es sich um ein vollständig abgedichtetes Mehrfunktions-Hochdruckventil. Das Ventil 30 besitzt ein Gehäuse 32, das bei diesem Ausführungsbeispiel insgesamt Zylinderform hat. An den Enden des Gehäuses 32 sind Abschlußkappen 34 und 36 mit Schrauben 38 od. dgl. derart angebracht, daß das Ventil vollständig abgedichtet ist. Zwischen den Schultern 44 und 46 der Abschlußkappen und dem Gehäuse sind zu Dichtungszwecken O-Ringe 40 und 42 vorgesehen.
Das Ventil weist eine Einlaßöffnung 48, die in den inneren Hohlraum 52 des Gehäuses leitet, sowie eine Auslaßöffnung 50 auf, die aus dem inneren Hohlraum 52 herausführt, so daß ein Fluid von der Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung hindurchfließen kann, wenn das Ventil sich in seiner Offenstellung befindet. In dem inneren Hohlraum des Gehäuses befindet sich ein Kugelventilelement 54 in Sitzen zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung. Das Ventilelement könnte auch als Scheibe ausgebildet sein Ein zentraler Innenabschnitt 56 des Gehäuses umgibt die Einlaßöffnung und die Auslaßöffnung. Ein Stopfen 60 mit Åussengewinde 62 ist in den zentralen Abschnitt 56 geschraubt, und ein Stopfen 64 mit Aussengewinde 66 ist ebenfalls in den zentralen Abschnitt 56 geschraubt. Die Einlaßöffnung 48 besitzt eine öffnung 68, die durch den Stopfen 60 führt, sowie eine Gewindebohrung 70 zur Aufnahme eines äusseren Anschlußstücks. Die Auslaßöffnung 50 besitzt eine öffnung 72, die durch den Stopfen 64 führt, und eine Gewindebohrung 74 zur Aufnahme eines äusseren Anschlußstücks. Als Abdichtungen dienen O-Ringe 73 und 75 Wie vor allem den Fig. 4 und 6 zu entnehmen, ist am inneren Ende des Stopfens 60 ein feststehender Ventilsitz 76 vorgesehen, und am inneren Ende des Stopfens 64 befindet sich ein beweglicher Ventilsitz 78. Die öffnungen 68 und 74 gehen auch durch diese Ventilsitze. Die Innenflächen 80 und 82 dieser Ventilsitze können nach Bedarf sphärisch oder konisch ausgebildet sein, so daß sie einen geeigneten Ventilsitz für die Kugel 54 bilden. In der Fläche 82 des Ventilsitzes 78 ist mindestens eine Nut 84 ausgebildet, damit Flüssigkeit aus dem inneren Hohlraum 52 des Gehäuses durch die Auslaßöffnung zu fließen vermag. In der Fläche 80 des Ventilsitzes 76 ist keine derartige Nut vorgesehen.
Der Ventilsitz 78 wird von einer Feder 86 gegen die Kugel 54 gedrückt, so daß der Ventilsitz nachgiebig ist und, wie weiter unten erläutert wird, die Wirkung eines Rückschlagventils hat. Die Feder 86 befindet sich zwischen dem Stopfen 64 und dem Ventilsitz 78. Eine O-Ring-Dichtung 88 ist zwischen dem Ventilsitz 78 und dem Stopfen 64 angebracht, um zu verhindern, daß Fluid um die Aussenseite des Ventilsitzes 78 herum zu der öffnung 74 gelangt.
In der Abschlußkappe 36 befindet sich eine Lagerung 90 und eine entsprechende Lagerung 92 ist in der Abschlußkappe 34 vorgesehen. In der Lagerung 90 ist ein Spindelabschnitt 94 aufgenommen und in der Lagerung 92 ein weiterer Spindelabschnitt 96. Die Spindel 94 hat einen unrunden Fuß 98, der in einer nur wenig grösseren, aber sonst passenden Offnung 100 in der Kugel 54 aufgenommen ist. Der Spindelabschnitt 96 hat einen unrunden Fuß 102, der in einer grösseren Öffnung 104 der Kugel 54 aufgenommen ist. Die Spindelabschnitte 94 und 96 bilden also eine zweiteilige Spindel für die Kugel, und die Kugel hat ein gewisses, geringes Spiel auf der zweiteiligen Spindel. Die Kugel wird von der Feder 86 gegen den Ventilsitz 7.6 gedrückt, aber die Kugel läßt sich federnd von diesem Ventilsitz abheben. Wenn die Kugel sich in Blockierstellung befindet und wegen erhöhten Drucks in der öffnung 48 ein erhöhter Druck auf die Kugel ausgeübt wird, hebt sich die Kugel 54 von dem Ventilsitz 76 ab, so daß Flüssigkeit in den inneren Hohlraum 52 des Ventils fliessen kann. Diese Flüssigkeit kann durch die Nuten 84 und die Auslaßöffnung 50 aus dem Ventil heraustreten Damit übt die Kugel 54 eine Rückschlagventilwirkung in einer Richtung aus.
In dem Ventil befindet sich eine Positioniervorrichtung in Form eines Motors 106. der Motor 106 besitzt eine elektrische Wicklung 108, die um an der Abschlußkappe 36 angebrachte Kerne 112 und 114 gewickelt ist. Ein Halter 120 begrenzt die Wicklung. Der Motor 106 umfaßt ausserdem einen umlaufenden Magneten 116 und eine magnetische Scheibe 118; die beiden Teile sind mit einander zugekehrten Flächen auf der Spindel 94 angeordnet Die Scheibe 118 aus Magnetmaterial stellt eine Bahn für den zurückkehrenden Fluß für die Wicklung dar, und die Abschlußkappe 36 stellt eine ebensolche Bahn für die Wicklung dar. Wird die Wicklung 108 erregt, so entsteht ein Feld, das eine Drehkraft auf den Magneten 116 ausübt, wodurch der Magnet und die Spindel zur Drehung in einer bestimmten Richtung veranlaßt werden.
Der Magnet kann flächenhaft polarisiert sein, und der Speisestrom ist ein Gleichstrom. Die Scheibe 118 dreht sich ebenfalls. Die Scheibe 118 besitzt eine Nabe 122, um die eine Schraubenfeder 124 gewickelt ist. Das linke Ende der Feder (in Fig. 4) ist an der Scheibe 118 befestigt, und das rechte Ende der Feder (in Fig. 4) ist gemäß Fig. 9 an dem zentralen Abschnitt 58 des Gehäuses befestigt; dort ist das linke Federende mit 126 und das rechte Federende mit 128 bezeichnet.
Die Feder 124 ist so gewickelt,daß sie der Drehwirkung des Motors 106 entgegengesetzt ist. Somit kann sie die Spindel 94 in ihre Ausgangsposition zurückführen. Bei manchen Ausführungsformen kann man die Feder 124 weglassen.
Die Spindel 96 wird von dem Motor 106 und der Feder 124 natürlich auch gedreht. Auf dem Spindelabschnitt 96 ist eine Anschlagscheibe 130 angebracht, die sich mit dem Spindelabschnitt 96 dreht. Die Anschlagscheibe 130 besitzt Anschlagöffnungen 132, die in den Positionen angeordnet sind, in denen die Kugel und die beiden Teilspindeln angehalten werden sollen. In Fig. 7 erkennt man, daß ein Anschlagstift 134 in die Anschlagöffnung 132 eingegriffen hat. Dieser Anschlagstift 134 ist der Stempel eines bistabilen Solenoids 136. Durch Erregen des Solenoids 136 kann der Anschlagstift 134 (je nach der Polarität) in die Anschlagöffnung geschoben oder aus ihr herausgenommen werden.
Wenn der Anschlagstift 134 in einer Anschlagöffnung 132 steckt, wird die Kugel 54 in einer vorgegebenen Position angehalten. Man kann neben den beweglichen Anschlägen 134 auch feststehende Anschläge vorsehen, die mit Abschnitten der Anschlagscheibe 130 zusammenwirken, wie weiter unten erläutert werden soll. Das Solenoid 136, der Anschlagstift 134 und die Anschlagscheibe 130 können als Teil der Positioniervorrichtung des Ventils betrachtet werden.
Das Solenoid 136 ist an dem Gehäuse 32 innerhalb des inneren Hohlraums des Gehäuses befestigt. Eine öffnung 138 führt von dem Solenoid 136 durch das Gehäuse und ferner durch die Abschlußkappe 36 an die Aussenseite des Ventils. Verbindungsdrähte für das Solenoid 136 verlaufen durch diese öffnung 138 aus dem Gehäuse heraus. Zur Abdichtung der öffnung 138 wird Abdichtungsmaterial verwendet, so daß das Innere des Ventils nach aussen völlig abgedichtet bleibt.
An der entgegengesetzten Gehäuseseite existiert eine weitere öffnung 140, die durch das Gehäuse und die Abschlußkappe 36 führt und elektrische Verbindungsdrähte für einen Drehmelder aus dem Gehäuse heraustreten läßt, und die öffnung 140 wird ebenfalls so abgedichtet, daß das Innere des Ventils völlig abgeschlossen bleibt. Eine abgedichtete öffnung 141 in der Abschlußkappe 36 läßt die Anschlußdrähte für die Wicklung 108 heraustreten.
Der insgesamt mit 142 bezeichnete Drehmelder besteht aus einem auf dem Spindelabschnitt 96 angebrachten Rotor 144 und einem schematisch angedeuteten Paar Lichtquelle 146 und Sensor 148. Der Rotor 144 dreht sich mit dem Spindelabschnitt 96. Der Rotor 144 besitzt einen linken Abschnitt 150 und einen rechten Abschnitt 152. Auf dem linken Abschnitt 150 befindet sich eine Mehrzahl lichtreflektierender, gleichabständig angeordneter Linien 154. Auf dem rechten Abschnitt 152 ist eine Mehrzahl von in weitem Abstand angeordneten lichtreflektierenden Segmenten 156 vorgesehen. Die lichtreflektierenden Segmente 156 geben eine grobe Anzeige der Position der Kugel in dem Ventil, und die enger nebeneinander angeordneten reflektierenden Linien 154 liefern eine Feinanzeige für die genauere Ablesung der Position der Kugel 54. Die Vorrichtung mit Lichtquelle und Sensor besteht aus einer Lichtquelle, die Licht auf den rechts liegenden Abschnitt 152 des Rotors aussendet. Das Licht wird zurückgeworfen auf die reflektierenden Segmente 156, wenn diese Segmente auf die Vorrichtung 148 gerichtet sind. Die Vorrichtung 148 enthält eine Photozelle für die Abtastung des reflektierten Lichts und zum Erzeugen elektrischer Impulse, die durch die durch die öffnung 140 laufenden Drähte in einen äusseren Schaltkreis zum Analysieren undBestimmen der Position des Ventilelements oder der Kugel 54 gelangen. Lichtquelle und Sensor 146 enthalten ebenfalls eine Lichtquelle und eine Photozelle. Die Lichtquelle wirft Licht auf den links liegenden Abschnitt 150, und die reflektierenden Linien 154 werfen das Licht zurück in die Vorrichtung 146. Die Vorrichtung 146 enthält einen Photozellensensor, der das reflektierte Licht abtastet und elektrische Impulse erzeugt. Diese elektrischen Impulse werden ebenfalls durch die durch die öffnung 140 eingeführten Drähte in einen äusseren Schaltkreis zum Analysieren und Bestimmen der Position der Kugel 54 geleitet. Die reflektierenden Segmente 156 könnten unterschiedliche Breite haben, so daß in unterschiedlichen Stellungen der Kugel unterschiedliche Lichtmengen reflektiert werden.
Dunkle Linien würden benutzt werden, um das reflektierte Licht vom Rest des Rotors zu unterbrechen. Auf diese Weise hat der Rotor eine Folge von kontrastierenden Segmenten, G von denen einige reflektieren und andere nicht reflektieren.
Eine weitere Lagerung 158 ist an dem Zentralabschnitt des Gehäuses befestigt und nimmt den Spindelabschnitt 96 auf.
Ein Haltering 160 hält das Solenoid 136 unverlierbar und wird von Schrauben 162 in seiner Lage gehalten.
Durch die Kugel 54 können einige Durchlässe führen, wie in den Fig. 2 und 11 dargestellt. Nach Fig. 11 fluchtet der Durchlaß 164 mit der Einlaßöffnung 48 und der Auslaßöffnung 50. Das bedeutet, daß Flüssigkeit durch die Kugel zwischen Einlaß und Auslaß hindurchfließen kann, so daß das Ventil offen ist. Bei dieser Ausführung sind noch andere Durchlässe 166, 168, 170 und 172 vorgesehen. Jeder Durchlaß befindet sich in einer durch die Anschläge bestimmten anderen Position der Kugel. Die Durchlässe können unterschiedliche Durchmesser haben, und so kann jeder Durchlaß erforderlichenfalls eine bestimmte Zumeßfunktion ausüben. Die Mitte 175 der Kugel ist hohl, und alle Durchlässe durchlaufen diese hohle Mitte. Das bedeutet, daß Flüssigkeit von der Kugel in den inneren Hohlraum des Ventils entweichen kann, und auf diese Weise wird das Ventilinnere durch Flüssigkeit feucht gehalten. Bei der gezeichneten Ausführungsform besitzt die Kugel 54 einen Blockierabschnitt 174. Wenn dieser Blockierabschnitt 174 mit der Einlaßöffnung 48 fluchtet, ist das Ventil geschlossen, und die Kugel steht in ihrer Schließstellung. Wenn das Ventil in dieser Schließ- oder Blockierstellung steht, sucht der Flüssigkeitsdruck im Inneren des Ventils das Ventil geschlossen zu halten. Die Feder 86 sucht ebenfalls das Ventil geschlossen zu halten. Sollte der Einlaßdruck sich jedoch erhöhen, so wird die Kugel 54 von dem Ventilsitz 76 abheben, wie weiter oben erläutert, so daß der erhöhte Druck in das Innere des Ventils gelangen und von dort durch die Auslaßöffnung 50, wie oben auseinandergesetzt, abfließen kann; auf diese Weise entsteht ein in einer Richtung wirkendes Rückschlagventil.
In Fig. 12 wird eine abgeänderte Ausführung gezeigt, nach welcher eine zweite Einlaßöffnung 176 in das Ventilinnere zusätzlich zu der ersten Einlaßöffnung 48a und der Aus daß öffnung 50a vorgesehen ist. Diese Bauweise wäre dann zweckmässig, wenn Flüssigkeiten gemischt werden sollen, die aus zwei Einlaßleitungen herangeführt werden, oder wenn es erforderlich ist, wahlweise eine Flüssigkeit aus dem einen oder dem anderen Einlaß durchtreten zu lassen.
Wie erwähnt, lassen sich zahlreiche Funktionen mit einer einzelnen Kugel in einem abgedichteten Ventil der in den Fig. 1 bis 12 gezeigten Art ausüben. Derartige Funktionen sind Volumenänderungswahl, Druckänderungswahl, Druckentlastungswahl, Wahl wechselnder Verteilung, Wahl einer Notfallsquelle, Strömungs- und/oder Drucküberwachungswahl, Vermischen von mindestens zwei Medien und Mischen in variablem Verhältnis.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig.
13 bis 24 wiedergegeben. Bei dieser Ausführung handelt es sich um ein abgedichtetes Mehrfunktions-Hochdruckventil, das insbesondere für die Verwendung in dem hydraulischen Bremssystem eines Kraftfahrzeugs bestimmt ist und dort zur Kriechüberwachung und als Diebstahlsicherung eingesetzt werden kann. Nach den Fig. 13 bis 24 weist das Ventil 200 ein insgesamt zylindrisch geformtes Gehäuse 202 auf, das an seinen entgegengesetzten Enden mit Abschlußkappen 204 und 206 verschlossen ist. Das Ventil besitzt eine Grundplatte 208, einen Einlaßstopfen 210 und einen Auslaßabschnitt 212. Der Einlaßstopfen 210 umfaßt eine Einlaßöffnung 214 (Fig. 17). Der Auslaßabschnitt 212 umfaßt eine Auslaßöffnung 216, die in drei Auslaßanschlüsse 218, 220 und 222 (Fig. 19) aufgeteilt ist.
Nach Fig. 14 ist das Ventil 200 in das hydraulische Bremssystem eines Kraftfahrzeugs eingebaut gezeigt, das eine linke Vorderradbremse 224 und eine rechte Vorderradbremse 226 aufweist. Der Hauptzylinder 228 des Bremssystems ist über eine Hydraulikleitung 230 an die Einlaßöffnung 210 des Ventils 200 angeschlossen. Der Auslaßanschluß 218 des Ventlls 200 ist durch die Leitung 232 mit der rechten Vorderradbremse 226 verbunden. Der Auslaßanschluß 220 des Ventils 200 ist durch die Leitung 234 mit der linken Vorderradbremse 224 verbunden. Der andere Auslaßanschluß 222 für das Ventil 200 ist mit einem (nicht gezeichneten) Druckschalter verbunden. Leiterdrähte 236 stellen die elektrischen Verbindungen für das Ventil her, und die öffnungen, aus denen diese Drähte heraustreten, sind, wie oben beschrieben, abgedichtet.
Die innenliegende Mechanik des Ventils ist vergleichbar mit derjenigen, die im sIlsammenhang mit den Fig. 1 bis 12 beschrieben worden ist. Das Ventil enthält ein Kugelventilelement 238 das zwischen der Einlaßöffnung 214 und der Auslaßöffnung 216 angeordnet ist (Fig. 18). Der Stopfen 210 besitzt eine öffnung 240, die von der Einlaßöffnung 214 durch einen feststehenden Ventilsitz 242 mit dem Kugelventilelement 238 in Verbindung steht. An der anderen Seite der Kugel 238 befindet sich ein beweglicher Ventilsitz 244, der von einer Feder 246 gegen das Kugelventilelement 238 gedrückt wird. Die Auslaßöffnung 216 steht über eine durch den beweglichen Ventilsitz 244 führende öffnung 218 mit dem Kugelventilelement 238 in Verbindung.
Das Ventilelement 238 ist in der in Fig. 24 verdeutlichten Weise an einer Spindel 250 angeordnet. Die Kugel 238 zeigt einen Durchlaß 252, der aus dem Bereich ausserhalb der Kugel in den hohlen Innenraum 254 der Kugel führt. Wenn der Durchlaß 252 mit der öffnung 240 fluchtet, dann kann Hydraulikfluid durch den Durchlaß 252 in den hohlen Innenraum 254 der Kugel fließen. Von dort kann das Fluid um die Spindel 250 in den hohlen Innenraum des Ventils entweichen, so daß der Ventilinnenraum feucht von Hydraulikfluid ist. Der bewegliche Ventilsitz 244 weist an seiner Stirnseite eine Nut 256 auf, so daß das Hydraulikfluid aus dem Inneren des Ventils durch die Nut 256 zu der Auslaßöffnung 248 fließen kann.
Wenn daher der Durchlaß 252 mit der öffnung 240 fluchtet, ist das Ventil offen, und Fluid kann sich zwischen Einlaßöffnung und Auslaßöffnung bewegen. Steht die Kugel 238 in der in Fig. 24 gezeichneten Stellung, fluchtet der Blockierungsabschnitt 260 der Kugel 238 mit der öffnung 240. Der Berührungspunkt der Kugel hat einen Winkelabstand X von der Achse 251 der Kugel, und der Durchlaß 252 befindet sich jenseits des Winkels X, weshalb die Blockierfläche 260 das Ventil verschließt. Die Achse des Durchlasses 252 hat von der Achse 251 der Kugel den Winkelabstand Y, der größer als der Winkelabstand X ist.
Wird der Durchlaß in die in Fig. 24 gestrichelt eingezeichnete Stellung gedreht, steht der Durchlaß 252 ebenfalls jenseits des Berührungspunktes der Kugel, so daß das Ventil auch in dieser Stellung geschlossen ist. Befindet sich das Ventil in einer der beiden eben beschriebenen Schließstellungen, so hebt eine Erhöhung des Drucks in der Einlaßöffnung 240 die Kugel 238 von dem feststehenden Ventilsitz 242 ab, so daß Hydraulikflüssigkeit in den hohlen Innenraum des Ventils eintreten kann. Das Hydraulikfluid fließt durch die Auslaßnut 256 und die Auslaßöffnung 248.
Wenn das Ventil offen ist (der Durchlaß 252 fluchtet mit der öffnung 240), können die Bremsen des in Fig. 14 angedeuteten Fahrzeugs durch das Bremspedal angelegt werden, und das Fahrzeug arbeitet mit normaler Bremswirkung. Wenn der Durchlaß 252 die in Fig. 24 mit ausgezogenen Strichen gezeichnete Position einnimmt, ist das Ventil geschlossen, und es übt eine Rückschlagventilfunktion in einer Richtung aus, so daß, wenn das Bremspedal betätigt wird, die Bremsen angelegt werden, und jede Erhöhung des Drucks auf das Bremspedal wird an die Bremsen weitergeleitet. Der Druck wird in den Leitungen 232 und 234 festgehalten, so daß die Bremsen angelegt bleiben. Diese Funktion wird im folgenden als Kriechüberwachungsfunktion bezeichnet, da sie dazu dient, das Kriechen des Fahrzeugs zu verhindern.
Wenn der Durchlaß 252 sich in der in Fig. 24 gestrichelt angegebenen Position befindet, ist das Ventil geschlossen, und wenn die Bremsen angelegt werden, wird der Druck des Hydrauliksystems in den Leitungen 232 und 234 wegen der Rückkopplungswirkung der Kugel 238 festgehalten. Diese Funktion des Ventils wird als Diebstahlsicherungsfunktion bezeichnet, weil das Fahrzeug nicht bewegt werden kann, solange die Bremsen angezogen sind.
Der hohle Innenraum 254 der Kugel 238 ist ein wenig weiter als die Spindel 250, und dadurch erhält die Kugel die Möglichkeit, sich von dem feststehenden Ventilsitz 242 in der oben angegebenen Weise zu entfernen.
Das Ventil enthält ein Positionierungssystem in Gestalt eines Motors mit Anschlägen, vergleichbar den Ventilen nach den Fig. 1 bis 12. Der Motor 262 enthält einen in der Fläche polarisierten, auf der Spindel 250 angebrachten Magneten 264. Die Spindel 250 läßt sich in den Lagerungen 266 und 268 drehen. An der Innenseite der Abschlußkappe 206 ist eine elektrische Spule 270 auf einen Ringkern 272 gewickelt.
Hinter dem Magneten 264 ist eine Anschlagscheibe 274 aus Magnetmaterial drehbar an der Spindel 250 angebracht. Die Scheibe 274 dient als Bahn für den Rückfluß für den Fluß aus der Spule 270, und die Kappe 206 ermöglicht ebenfalls einen Rückfluß. Die Scheibe 274 dient ebenfalls als Anschlag, wie weiter unten zu erläutern sein wird.
Wird die Wicklung 270 mit Gleichstrom erregt, so übt der Fluß eine Kraft auf den Magneten 264 aus, die den Magneten, die Scheibe 274 und die Spindel 250 zu einer Drehung veranlaßt. Durch die Drehung der Spindel 250 wird auch das Kugelventilelement 238 gedreht. Auf der Nabe der Scheibe 274 ist eine Feder 276 angebracht. Das eine Ende 278 der Feder ist an der Scheibe 274 (Fig. 19) befestigt und das andere Ende 280 der Feder ist an dem Zentralabschnitt 282 des Gehäuses befestigt. Die Feder 276 liefert daher eine Kraft für die Rückführung des Motors in seine Anfangslage, wenn die Wicklung entregt wird.
Ein bistabiles Solenoid 282 ist in dem Gehäuse angeordnet, wie es insbesondere die Fig. 15, 17 und 19 zeigen. Dieses bistabile Solenoid besitzt einen Haltestempel 284, der als beweglicher lialtestift zum Zusammenwirken mit der Anschlagscheibe 274 dient. Die Anschlagscheibe 274 besitzt Ausschnitt te 286 und 288 (Fig. 21), und die die Ausschnitte abschliessenden Schultern dienen als Anschlagsöffnungen für die Anschlagscheibe 274. In dem Gehäuse ist ausserdem ein feststehender Anschlagstift 290 (Fig. 19) vorgesehen, der ebenfalls mit der Anschlagscheibe 274 zusammenwirkt. Wie besonders den Fig. 21 bis 23 zu entnehmen ist, greift der bewegliche Stift 284 in den Ausschnitt 286 ein, und der feststehende Anschlagstift 290 greift in den Ausschnitt 288 ein.
Befindet sich das Ventil in seiner Offenstellung (Durchlaß 252 fluchtet mit der öffnung 240 wie in Fig. 21), stößt der bewegliche Anschlagstift 284 gegen die Anschlagausnehmung 292, und der feststehende Anschlagstift 290 steht in der Mitte des Ausschnitts 288. In dieser Position wird der Wicklung 270 keine Energie zugeführt. Das bistabile Solenoid wird mit einem Strom erregt, dessen Polarität so gewählt ist, daß der Anschlagstift 284 in den Ausschnitt 286 ragt. Die Feder 276 übt auf die Anschlagscheibe 274 eine Kraft in Uhrzeigerrichtung (in Fig. 21) aus, und die Anschlagausnehmung 292 legt sich gegen den Anschlag 284 um das Ventil in der Offenstellung zu halten.
Bei einer Ausführungsform ist in der Elektronik für dieses System ein Schlüssel vorgesehen, der in die Elektronikschaltung eingesteckt werden muß, wenn die Schaltung aktiviert werden soll. Wenn der Schlüssel eingesteckt ist und die Wicklung 270 mit Strom versorgt wird, ist der Motor 262 so geschaltet, daß er die Anschlagscheibe 274 in die in Fig. 22 gezeichnete Stellung dreht. Das ist die Kriechüberwachungsstellung. In dieser Kriechüberwachungsstellung liegt der bewegliche Anschlagstift 284 an dem Ausnehmungsanschlag 294 an, und der feststhende Anschlagstift 290 liegt an dem Ausnehmungsanschlag 29f. an. Statt eines Schlüssels könnten aucii andere Mittel zur Aktivierung der Schaltung dienen.
Wenn der Schlüssel nicht in das Elektroniksystem eingeführt ist oder die Verdrahtung des Elektroniksystems zerstört ist, wird der Wicklung 270 keine Energie zugeführt Das bistabile Solenoid 282 erhält Strom mit einer Polarität, die es veranlaßt, den beweglichen Anschlagstift 284 aus dem Ausschnitt 286 herauszuziehen, und die Feder 276 dreht die Anschlagscheibe 274 im Uhrzeigersinn in die in Fig. 23 gezeichnete Stellung Das ist die Diebstahlsicherungsstellung Die Anschlagscheibe wird in der Diebstahlsicherungsstellung durch den feststehenden Anschlag 290 gehalten, der an der AnschlagschuMer 298 anliegt.
Das Ventil nach den Fig. 13 bis 24 ist demnach ein Ventil mit drei Positionen, das eine Anzahl Funktionen auszuüben vermag Das Ventil ist vollständig abgedichtet, und es gehen nur elektrische Leitungen von ihm aus Das Kugelventilelement wird von einer innenliegenden Positioniervorrichtung in die verschiedenen Stellungen gebracht; zu der Positioniervorrichtung gehören ein Motor und Anschläge Das Positionieren des Ventils nach den Fig 1 bis 12 könnte dadurch erfolgen, daß von dem Drehmelder 142 während der Drehung der Kugel Impulse in eine äussere Schaltung gesandt würden, die einen Zähler und einen Speicher mit einem darin gespeicherten Zählerstand enthält Der Zähler zählt die von dem Drehmelder herkommenden Impulse, und wenn der Stand dieses Zählers mit dem gespeicherten Zählerstand übereinstimmt, wird der Motor angehalten. Auf diese Weise bilden Zähler und Speicher eine "Anschlageinrichtung" zum Anhalten der Kugel in einer vorbestimmten Position; Zähler und Speicher können somit anstelle mechanischer Anschläge verwendet werden Ende der Beschreibung Zusammenfassung Es wird ein mehrere Funktionen ausübendes, völlig abgedichtetes Hochdruckventil beschrieben, das mit einer innenliegenden Positioniervorrichtung ausgestattet ist, die ein Ventilelement in eine Mehrzahl unterschiedliche Positionen zu bringen vermag, die unterschiedlichen Ventilwirkungen zugeordnet sind. In bestimmten Positionen tritt die Wirkung eines Hochdruckventils ein, so daß eine Strömung in einer bestimmten Richtung durch das Ventil fließt; in anderen Positionen werden unterschiedliche Funktionen durch Bildung unterschiedlicher Durchlaßwege ausgeübt. Man kann Volumenvariationen, Druckvariationen, Variationen zu behandelnder Medien, Druckentlastung, Ersatzquellen für Notfälle, Überwachung von Strömung und/oder Druck wählen, in variablem Verhältnis mischen und Dichtheitsprüfungen an Rückschlagventilen vornehmen. Die obengenannten Operationen lassen sich durchführen mit einer verdrehbaren Kugel, die die Medien je nach Drehstellung der Kugel absperrt oder hindurchtreten läßt. Es werden unterschiedliche Durchlaßwege unterschiedlichen Verlaufs gewählt, um unterschiedliche Ventilwirkungen, wie etwa die oben angeführten, herbeizuführen.
Diese Durchlaßwege können durch elektromechanische oder elektronische Steuerwirkungen auf Motor- und/oder Magnetvorrichtungen, die die Kugel drehen oder anhalten, gebildet werden.Alle Ventilkomponenten sind in dem Ventilgehäuse gekapselt untergebracht, und lediglich elektrische Verbindungsleitungen treten nach draussen heraus, so daß einerseits das Ventil unter ungünstigen Umgebungsverhältnissen eingesetzt werdenkann und andererseits die Verunreinigung einer vorgefundenen Umgebung vermieden wird. Ein Drehmelder für die Kontrolle und/oder Steuerung der Ventilwirkung kann in das Ventil eingebaut werden.

Claims

P a t e n t a n s p r U c h e Õ Bel W Ventil, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (30) für das Ventil, wobei das Gehäuse einen inneren Hohlraum (52) aufweist; eine in den genannten inneren Hohlraum führende Einiaßöffnung (48) in dem Gehäuse; eine aus dem genannten inneren Hohlraum heraus führende Auslaßöffnung (50) in dem Gehäuse; ein drehbares Ventilelement (54) in dem genannten inneren Hohlraum, das aus einer ersten Position in mindestens eine zweite Position drehbar ist und dabei unterschiedliche Ventilwirkungen herbeiführt, und eine Positioniervorrichtung mit einem Motor (106) in dem genannten Gehäuse, zu dem Zweck, das genannte Ventilelement aus der genannten ersten Position in die genannten zweiten Positionen hin und her verdrehen zu können.
2 Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniervorrichtung ausserdem aufweist: eine Anschlageinrichtung zum Anhalten des genannten Ventilelements (54) in der genannten ersten Position und den genannten zweiten Positionen.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Motor (106) das genannte Ventilelement (54) in einer Drehrichtung dreht, und daß die genannte Positioniervorrichtung ausserdem eine Feder (124) aufweist, die das Ventilelement (54) in der entgegengesetzten Drehrichtung zu drehen vermag.
4. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagseinrichtung einen magnetisch betätigten stiftartigen Anschlag und einen damit zusammenwirkenden, mit dem genannten Motor gekoppelten buchsenartigen Anschlag aufweist.
5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlageinrichtung ausserdem einen feststehenden Anschlag aufweist.
6. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ausserdem einen Drehmelder enthält, der einen Rotor mit einer Mehrzahl darauf befindlicher, gegeneinander kontrastierender Segmente sowie eine Vorrichtung aus Lichtquelle und Sensor aufweist, welche Vorrichtung an den genannten, zegeneinander kontrastierenden Segmenten Licht reflektiert und das reflektierte Licht auffängt und dem reflektierten Licht entsprechende elektrische Impulse aussendet.
7. Ventil nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Rotor eine Folge von primären kontrastierenden Segmenten und eine damit zusammenwirkende Folge von feinunterteilten kontrastierenden Segmenten aufweist.
8. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Gehäuse völlig abgedichtet ist und Leiterdrähte für den genannten Motor aus dem genannten Gehäuse herausführen.
9. Ventil nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Ventilsitz für das genannte drehbare Ventilelement, und eine kraftausübende Vorrichtung, die das genannte Ventilelement gegen den genannten Ventilsitz drückt und nachgiebig ist, wenn der Fluiddruck in der genannten Einlaßöffnung zunimmt
10. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Ventil eine mit dem genannten drehbaren Ventilelement gekoppelte Spindel aufweist, daß der genannte Motor die genannte Spindel bewegt, daß der genannte stiftartige Anschlag als Stempel eines bistabilen Solenoids ausgebildet ist, das in dem genannten Gehäuse angebracht ist, daß auf der genannten Spindel eine Scheibe angebracht ist, und daß der genannte buchsenartige Anschlag einen Ausschnitt in der genannten Scheibe in einer Position darstellt, in der der genannte Ausschnitt den genannten Stempel aufnimmt, um die Drehung der genannten Spindel in der genannten ersten oder der genannten zweiten Position zu beenden.
11. Ventil, gekennzeichnet durch ein Gehäuse für das genannte Ventil, welches Gehäuse einen inneren Hohlraum aufweist sowie eine in den genannten inneren Hohlraum führende Einlaßöffnung und eine aus dem genannten inneren Hohlraum heaus führende Aus laßöffnung, ferner durch ein drehbares Ventilelement in dem genannten inneren Hohlraum, das in diesem verdrehbar ist, wobei das Ventilelement eine erste Durchflußeinrichtung für den Durchlaß von Fluid von der genannten Einlaßöffnung zu der genannten Auslaßöffnung und umgekehrt sowie eine von der ersten Durchflußeinrichtung abgetrennte zweite Durchfluße inrichtung an dem genannten Ventilelement aufweist, so daß ein zweiter Durchlaß für einen Fluidstrom zwischen der genannten Einlaß- und der genannten Auslaßöffnung entsteht, und durch eine Positioniereinrichtung; bestehend aus einem Motor In dem genannten Gehäuse, der das genannte Ventilelement hin und her zu drehen vermag zwischen einer ersten Position, inder die genannte erste Durchflußeinrichtung mit den genannten öffnungen fluchtet, und einer zweiten Position, in der die genannte zweite Durchflußeinrichtung mit den genannten öffnungen fluchtet, so daß Strömungswege zwischen den genannten Offnungen gewählt werden können.
12. Ventil, gekennzeichnet durch ein Gehäuse für das genannte Ventil, welches Gehäuse einen inneren Hohlraum aufweist sowie eine in den genannten inneren Hohlraum führende Einlaßöffnung und eine aus dem genannten inneren Hohlraum heraus führende Auslaßöffnung, ferner durch ein drehbares Ventilelement in dem genannten inneren Hohlraum, das in diesem verdrehbar ist, wobei das Ventilelement eine erste Durchflußeinrichtungfür den Durchlaß von Fluid von der genannten Einlaßöffnung zu der genannten Auslaßöffnung und umgekehrt aufweist, durch eine von der genannten Durchflußeinrichtung getrennte Blockiereinrichtung zum Blockieren der zwischen der Einlaßöffnung und der genannten Auslaßöffnung bestehenden Fluidströmung, und durch eine Positioniereinrichtung, bestehend aus einem Motor in dem genannten Gehäuse, der das genannte Ventilelement hin und her zu drehen vermag zwischen einer ersten Position, in der die genannte Durchflußeinrichtung mit den genannten öffnungen fluchtet, und einer zweiten Position, in der die genannte Blockiereinrichtung mit den genannten öffnungen fluchtet, so daß wahlweise eine Fluidströmung durch die genannte Durchflußeinrichtung in der genannten ersten Position zugelassen und die Fluidströmung in der zweiten Position blockiert werden kann
13. Ventil nach Anspruch 12, weiter gekennzeichnet durch einen Ventilsitz für das genannte drehbare Ventilelement, mit dem die genannte. Blockiereinrichtung zusammenwirkt, und durch eine kraitausübende Vorrichtung, die das genannte Ventilelement gegen den Ventilsitz drückt und nachgiebig ist, wenn die genannte Blockiereinrichtung mit den genannten öffnungen fluchtet, so daß die genannte Blockiereinrichtung umgangen werden kann, wenn der Druck des genannten Fluids in einer der genannten öffnungen zunimmt
14. Ventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Positioniervorrichtung ausserdem eine Anschlagseinrichtung aufweist, mit der der genannte Motor in der genannten ersten Position und der genannten zweiten Position angehalten werden kann.