DE3027514A1

DE3027514A1 - High pressure multiway valve - has two interconnected seared pistons, providing complete pressure relief (NL 16.2.82)

Info

Publication number: DE3027514A1
Application number: DE19803027514
Authority: DE
Inventors: Axel 3004 Isernhagen Kemner
Original assignee: Wabco Steuerungstechnik & Co 3000 Hannover GmbH; Wabco Westinghouse Steuerungstechnik and Co GmbH
Current assignee: Aventics GmbH
Priority date: 1980-07-19
Filing date: 1980-07-19
Publication date: 1982-02-25
Also published as: NL187762C; NL8103056A; DE3027514C2; ES504044A0; ES8205960A1; NL187762B

Abstract

The valve has one or more pressure medium inlets and outlets, and a cylindrical chamber associated with the outlet. The chamber is limited at one end by a piston, and may be connected via a valve to the inlet. The valve housing and the piston wall form a seat valve. The first piston (7) is formed as a slide, between the medu inlet (4) and the seat valve (28,29,31). On the side away from the cylindrical chamber (6), and outside the medium outlet, the slide is guided sealed. The other end of the chamber is limited by a second piston (9), also guided sealed. This piston is connected to the first one via a piston rod (8). The active surfaces of both pistons, which limit the chamber, are similar.

Description

WegeventilDirectional control valve

Die Erfindung betrifft ein Wegeventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a directional control valve according to the preamble of the patent claim 1.

Bei Wegeventilen für Druckmittel mit hohen Drücken und relativ großen Querschnitten, wie sie beispielsweise zum Anlassen von Großmotoren verwendet werden, besteht u. a. die Forderung, daß das Ventil mit geringen Betätigungskräften und druckentlastet geschaltet werden kann, wobei die Dichtfunktion des Ventils nicht beeinträchtigt sein darf.For directional control valves for pressure media with high pressures and relatively large ones Cross-sections, such as those used, for example, for starting large engines, consists inter alia the requirement that the valve with low actuation forces and can be switched pressure-relieved, the sealing function of the valve not may be impaired.

Eine druckentlastete Ventilbetätigung läßt z.A pressure-relieved valve actuation can, for.

B. ein Schieberventil zu (DE-OS 28 34 132).B. a slide valve (DE-OS 28 34 132).

Problematisch ist es jedoch, ein Schieberventil absolut druckdicht zu fertigen.It is problematic, however, to make a slide valve absolutely pressure-tight to manufacture.

Um die Undichtigkeiten bei Schieberventilen, die metallisch dichtend sind, möglichst gering zu halten, ist es erforderlich, sie sehr genau und mit engen Toleranzen zu fertigen.About the leaks in slide valves that seal with metal are to be kept as low as possible, it is necessary to keep them very precise and with tight Manufacture tolerances.

Schieberventile, die mit Dichtelementen zusammenwirken, sind wiederum in hohen Druckbereichen kaum einsetzbar, da durch die großen Strömungsgeschwindigkeiten die Dichtelemente aus ihren Lagerstellen gerissen werden können.Slide valves that interact with sealing elements are in turn Can hardly be used in high pressure ranges because of the high flow velocities the sealing elements can be torn from their bearings.

Das Problem der Dichtigkeit erhebt sich demgegenüber nicht bei Sitzventilen, da bei Sitzventilen der Ventilverschlußkörper ein elastisches Dichtelement aufweist, welches stets senkrecht zur Achse des Ventilsitzes auf den Ventilsitz gedrückt wird und somit keinen Reibungseinflüssen unterliegt, wie es bei Schieberventilen beim Vorbeifahren des Schiebers an den Druckmitteleingängen bzw. Druckmittelausgängen der Fall ist.In contrast, the problem of tightness does not arise with seat valves, since the valve closure body of seat valves has an elastic sealing element, which is always pressed onto the valve seat perpendicular to the axis of the valve seat and is therefore not subject to any frictional influences, as is the case with slide valves Moving the slide past the pressure medium inlets or pressure medium outlets the case is.

Von Nachteil ist jedoch bei Sitzventilen, daß diese vordruckabhängig sind, d. h., die Betätigungskraft ist abhängig von der Höhe des ausgesteuerten Druckes.The disadvantage of seat valves, however, is that they are dependent on the inlet pressure are, d. This means that the actuation force depends on the level of the pressure applied.

Darüber hinaus müssen die Massen der Ventile und Kolben bei hohen Drücken und entsprechend großen Nennweiten durch starke Federn abgebremst werden, was zu großen Verschleißerscheinungen führt.In addition, the masses of the valves and pistons must be high Pressing and braked by strong springs in accordance with large nominal widths, which leads to great signs of wear.

Bringt man Kugelhahn-Ventile zum Einsatz, die z. B. als 3/2-Wegeventile ausgebildet sind, so ist es erforderlich, diese mit Betätigungszylindern zu koppeln, was mit erhöhten Kosten verbunden ist.If you bring ball valve valves to use, the z. B. as 3/2-way valves are designed, it is necessary to couple them with actuating cylinders, which is associated with increased costs.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Wegeventil zu schaffen, welches frei ist von den Nachteilen der genannten Ventile und welches sich schnell und sicher schalten läßt.The invention is therefore based on the object of a directional control valve create which is free from the disadvantages of the valves mentioned and which can be switched quickly and safely.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst.This object is achieved with the means specified in claim 1 solved.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden auf spezielle Weise die Vorteile eines Schieberventils mit den Vorteilen eines Sitzventils verbunden.In the solution according to the invention, the advantages are in a special way a slide valve combined with the advantages of a seat valve.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Wegeventils ist darin zu sehen, daß es völlig druckentlastet ist und nicht einem dynamischen Verhalten unterliegt, wie es bei Sitzventilen der Fall ist. Durch die völlige Druckentlastung läßt sich dieses Wegeventil leicht und schnell schalten und unterliegt nur in geringem Maße Verschleißerscheinungen.A major advantage of the directional control valve according to the invention is therein to see that it is completely depressurized and not a dynamic behavior is subject to, as is the case with poppet valves. Due to the complete pressure relief this directional valve can be switched easily and quickly and is only slightly subject to it Dimensions signs of wear.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgezeigt.Advantageous refinements and developments of the invention are shown in the subclaims.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of an exemplary embodiment explained.

Die Abbildung zeigt ein 3/2-Wegeventil, welches als Sitzventil ausgebildet ist und mit einem nach Art eines Schiebers ausgebildeten Kolben zusammenwirkt.The figure shows a 3/2-way valve, which is designed as a seat valve is and cooperates with a piston designed in the manner of a slide.

In der Wandung eines zylindrischen Gehäuses 1, welches an seinen Stirnseiten von je einem Deckel 2 und 3 verschlossen wird, sind ein Druckmitteleingang 4 und ein Druckmittelausgang 5 vorgesehen.In the wall of a cylindrical housing 1, which at its end faces is closed by a cover 2 and 3, a pressure medium inlet 4 and a pressure medium outlet 5 is provided.

Druckmitteleingang 4 und Druckmittel ausgang 5 sind über eine Kammer 6 miteinander verbindbar.Pressure medium inlet 4 and pressure medium outlet 5 are Can be connected to one another via a chamber 6.

Der Druckmitteleingang 4 steht mit einer nicht dargestellten Druckmittelquelle in Verbindung, der Druckmittelausgang 5 ist an einen nichtgezeigten Verbraucher angeschlossen. Im Gehäuse 1 ist ein als Schieber ausgebildeter Kolben 7 angeordnet, welcher in diesem Ausführungsbeispiel zusammen mit einem Steuerkolben 9 als Hohlkolben ausgebildet ist. Der Kolben 7 besitzt eine hohle Kolbenstange 8, an deren freiem Ende ein Steuerkolben 9 befestigt ist.The pressure medium inlet 4 is connected to a pressure medium source (not shown) in connection, the pressure medium outlet 5 is to a consumer, not shown connected. A piston 7 designed as a slide is arranged in the housing 1, which in this embodiment together with a control piston 9 as a hollow piston is trained. The piston 7 has a hollow piston rod 8, at the free one The end of a control piston 9 is attached.

Der Kolben 7 wird von einer Druckfeder 10 beaufschlagt, die sich am Deckel abstützt. Im Bereich des Druckmitteleingangs 4 wird der Kolben 7 von der Wand des Gehäuses 1 geführt. Eine in die Wand des Gehäuses 1 eingesetzte Buchse 11, die im Bereich des Druckmittelausgangs 5 einen Durchbruch aufweist, dient dem Steuerkolben 9 als Führung.The piston 7 is acted upon by a compression spring 10, which is located on Lid supports. In the area of the pressure medium inlet 4, the piston 7 of the Wall of the housing 1 out. A socket inserted into the wall of the housing 1 11, which has an opening in the area of the pressure medium outlet 5, is used for this Control piston 9 as a guide.

In eine in Umfangsrichtung der Buchse 11 verlaufenden Nut ist ein Dichtring 12 eingelegt, welcher verhindert, daß zwischen der Buchse 11 und der Wand des Gehäuses 1 hindurch Druckmittel von der Kammer 6 zur Steuerkammer 13 oder umgekehrt von der Steuerkammer 13 zur Kammer 6 gelangt. Ein in die Wand des zylindrischen Gehäuses 1 eingelegter Dichtring 14 verhindert den Durchtritt von Druckmittel vom Druckmitteleingang 4 zu einem Raum unterhalb des Kolbens 7, der als Entlüftungskammer 15 dient. Der Steuerkolben 9 weist einen in Umfangsrichtung verlaufenden Dichtring 16 auf, welcher verhindert, daß Druckmittel von der Steuerkammer 13 in die Kammer 6 gelangt. Im Deckel 2 ist ein Steueranschluß 17 vorgesehen. In einer im Deckel 3 vorgesehenen Entlüftungsöffnung 18 ist ein Filter 19 angeordnet. Die Kolbenstange 8 weist in axialer Richtung eine abgestufte Bohrung 20, 21, 32 auf, wobei die mittlere Stufe 20 als Sitz für einen mit einem Kolben 22 verbundenen Ventilverschlußkörper 23 dient. Die Stufe 20 wird von einer Querbohrung 24 durchdrungen, so daß die Kammer 6 über diese Querbohrung 24, die in axiaier Richtung verlaufende Stufenbohrung 20, 32, die Entlüftungskammer 15 sowie die Entlüftungsöffnung 18 mit der Atmosphäre verbindbar ist.In a groove extending in the circumferential direction of the socket 11 is a Sealing ring 12 inserted, which prevents that between the socket 11 and the wall of the housing 1 through pressure medium from the chamber 6 to the control chamber 13 or vice versa passes from the control chamber 13 to the chamber 6. One in the wall of the cylindrical Housing 1 inserted sealing ring 14 prevents the passage of pressure medium from Pressure medium inlet 4 to a space below the piston 7, which acts as a ventilation chamber 15 serves. The control piston 9 has a sealing ring extending in the circumferential direction 16, which prevents pressure medium from the control chamber 13 in the chamber 6 arrives. A control connection 17 is provided in the cover 2. In one in the lid 3 provided ventilation opening 18, a filter 19 is arranged. The piston rod 8 has a stepped bore 20, 21, 32 in the axial direction, the middle Stage 20 as a seat for a piston 22 connected to it Valve closure body 23 serves. The step 20 is penetrated by a transverse bore 24, so that the chamber 6 via this transverse bore 24, the stepped bore 20 running in the axial direction, 32, the vent chamber 15 and the vent opening 18 with the atmosphere is connectable.

Eine Druckfeder 25 stützt sich einerseits am Kolben 22 und andererseits auf der Stufe 21 ab und hält so das Ventil in der Offenstellung.A compression spring 25 is supported on the one hand on the piston 22 and on the other hand on level 21 and thus keeps the valve in the open position.

Mittels einer auf das freie Ende der Kolbenstange 8 aufgeschraubten Kappe 26 wird ein Herausgleiten des Kolbens 22 aus der Stufenbohrung 20, 21 verhindert. Die Kappe 26 weist eine Öffnung 27 auf, über welche der Kolben 22 mit Druckmittel beaufschlagt werden kann. Ein ringscheibenförmiges Dichtelement, bestehend aus einer metallenen Ringscheibe 28 mit in dieser eingelegtem Gummiring 29, ist zwischen einem im Gehäuse 1 vorgesehenen kreisförmigen Steg 30 und der zum Gehäuse innern weisenden Stirnseite der Buchse 11 eingespannt.By means of a screwed onto the free end of the piston rod 8 Cap 26 prevents the piston 22 from sliding out of the stepped bore 20, 21. The cap 26 has an opening 27 through which the piston 22 is supplied with pressure medium can be applied. An annular disk-shaped sealing element, consisting of a metallic annular disk 28 with rubber ring 29 inserted in this, is between a provided in the housing 1 circular web 30 and the interior facing to the housing The end face of the socket 11 is clamped.

Die dem Dichtelement 28, 29 zugewandte Seite des Kolbens 7 weist in ihrem Randbereich eine schräge Kante 31 auf, welche mit dem Dichtelement 28, 29 zusammenwirkend ein Sitzventil bildet, über welches der Druckmitteleingang 4 mit der Kammer 6 und dem Druckmittelausgang 5 verbindbar ist.The side of the piston 7 facing the sealing element 28, 29 has in FIG its edge area has an inclined edge 31, which with the sealing element 28, 29 cooperatingly forms a seat valve, via which the pressure medium inlet 4 with the chamber 6 and the pressure medium outlet 5 can be connected.

Die Funktion dieses kombinierten Schieber-Sitz-Ventils wird nachstehend näher erläutert.The function of this combined slide-seat valve is described below explained in more detail.

In der Abbildung ist das aus dem Dichtelement 28, 29 und der Kante 31 des Kolbens 7 gebildete Sitzventil geschlossen, so daß die Druckmittelzufuhr vom Druckmitteleingang 4 zur Kammer 6 und somit zum mit dem Druckmittel ausgang 5 verbundenen Verbraucher unterbrochen ist. Das in der Kolbenstange 8 angeordnete, aus der Stufe 20, dem Ventilverschlußkörper 23 und der Querbohrung 24 gebildete Ventil ist geöffnet. Der Verbraucher ist über die Kammer 6, das Ventil 20, 23, 24, die Entlüftungskammer 15 und Entlüftungsöffnung 18 mit der Atmosphäre verbunden.In the figure, this is made up of the sealing element 28, 29 and the edge 31 of the piston 7 formed seat valve closed, so that the pressure medium supply from the pressure medium inlet 4 to the chamber 6 and thus to the outlet with the pressure medium 5 connected consumer is interrupted. That in the piston rod 8th arranged, from the stage 20, the valve closure body 23 and the transverse bore The valve formed 24 is open. The consumer is via the chamber 6, the valve 20, 23, 24, the vent chamber 15 and vent opening 18 with the atmosphere tied together.

Wird nun über den Steueranschluß 17 Druckmittel in die Steuerkammer eingesteuert, so verschiebt der sich in der Steuerkammer 13 aufbauende Druck zuerst den Kolben 22 entgegen der Kraft der Druckfeder 25. Der mit dem Kolben 22 fest verbundene Ventilverschlußkörper 23 wird in die Stufe 20 der Bohrung 20, 21 geschoben und sperrt so die Verbindung zwischen der Querbohrung 24 und der Stufe 20 der abgestuften Bohrung 20,, 21, welche über die Entlüftungskammer 15 und die Entlüftungsöffnung 18 zur Atmosphäre führt. Der sich in der Steuerkammer 13 weiter aufbauende Druck verschiebt dann den Steuerkolben 9 entgegen der Kraft der Druckfeder 10. Über die -den Steuerkolben 9 mit dem Kolben 7 verbindende Kolbenstange 8 wird der Kolben 7 in gleicher Richtung verschoben. Dabei wird die am Kolben 7 angeordnete schräge Kante 31 vom Dichtelement 28, 29 abgehoben.Is now via the control connection 17 pressure medium in the control chamber controlled, the pressure building up in the control chamber 13 shifts first the piston 22 against the force of the compression spring 25 Valve closure body 23 is pushed into step 20 of bore 20, 21 and locks so the connection between the transverse bore 24 and the step 20 of the stepped bore 20 ,, 21, which via the ventilation chamber 15 and the ventilation opening 18 to Atmosphere leads. The pressure which continues to build up in the control chamber 13 shifts then the control piston 9 against the force of the compression spring 10. Via the control piston 9 piston rod 8 connecting piston 7 becomes piston 7 in the same direction postponed. The inclined edge 31 arranged on the piston 7 is thereby removed from the sealing element 28, 29 lifted.

Während des Öffnungsvorganges des Sitzventils 28, 29, 31 ist der Druckmitteleingang 4 noch von dem als Schieber dienenden Kolben 7 abgedeckt, so daß der Öffnungsvorgang des Sitzventils (Dichtelement 28, 29 und Kante 31 des Kolbens 7) völlig druckentlastet stattfindet. Erst dann, wenn der als Schieber dienende Kolben 7 den Druckmitteleingang 4 freigibt, strömt das Druckmittel über das Einlaßventil 28, 29, 31 und die Kammer 6 zum Druckmittelausgang 5.The pressure medium input is during the opening process of the seat valve 28, 29, 31 4 still covered by the piston 7 serving as a slide, so that the opening process of the seat valve (sealing element 28, 29 and edge 31 of the piston 7) completely relieved of pressure takes place. Only when the piston 7 serving as a slide has reached the pressure medium inlet 4 releases, the pressure medium flows through the inlet valve 28, 29, 31 and the chamber 6 to the pressure medium outlet 5.

Wird der auf die Steuerkammer 13 gegebene Druckmittelimpuls weggenommen, so schiebt die Druckfeder 10 den Kolben 7 und somit auch den Steuerkolben 9 wieder in seine Ausgangsstellung zurück. Die schräge Kante 31 des Kolbens 7 legt sich wieder auf das Dichtelement 28, 29 auf, so daß aus dem Dichtelement 28, 29 und der schrägen Kante 31 gebildete Sitzventil wieder geschlossen ist. Die Verbindung von der Druckmittelquelle zum Verbraucher ist nun unterbrochen. Da .die Druckfeder 25, welche auf den Kolben 23 einwirkt schwächer ist als die den Kolben 7 beaufschlagende Druckfeder 10, ist der Ventilverschlußkörper 23 vom Restdruck in der Steuerkammer 13 noch in der Stufe 20 der Stufenbohrung 20, 21 gehalten worden, so daß das von der Stufe 20, der Querbohrung 24 und dem Ventilverschlußkörper 23 gebildete Ventil während des Schließvorganges des Sitzventils 28, 29, 31 weiterhin geschlossen gehalten wurde. Erst nach Abbau des Restdruckes aus der Steuerkammer 13 öffnet das Ventil 20, 23, 24 und verbindet so den Verbraucher über die Kammer 6, die Querbohrung 24 die Stufe 20, die Entlüftungskammer 15 und die Entlüftungsöffnung 17 mit der Atmosphäre.If the pressure medium pulse given to the control chamber 13 is removed, so the compression spring 10 pushes the piston 7 and thus also the control piston 9 again back to its original position. The inclined edge 31 of the piston 7 lies down again on the sealing element 28, 29, so that from the sealing element 28, 29 and the inclined Edge 31 formed seat valve is closed again. The connection from the pressure medium source to the consumer is now interrupted. Since .die compression spring 25, which on the piston 23 acts is weaker than the compression spring 10 acting on the piston 7 the valve closure body 23 from the residual pressure in the control chamber 13 is still in the stage 20 of the stepped bore 20, 21 has been held so that that of the step 20, the transverse bore 24 and the valve closure body 23 formed valve during the closing process of the seat valve 28, 29, 31 was kept closed. Only after dismantling of the residual pressure from the control chamber 13 opens the valve 20, 23, 24 and connects so the consumer via the chamber 6, the transverse bore 24 the step 20, the ventilation chamber 15 and the vent 17 to the atmosphere.

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Claims

Directional control valve with at least one pressure medium inlet and at least one pressure medium outlet and one associated with the pressure medium outlet cylindrical chamber which is delimited at one end by a first piston and can be connected to the pressure medium inlet via a valve, the first piston with its side facing the cylindrical chamber together with the housing wall of the directional valve forms a seat valve, characterized by the following features: a) the first piston (7) is in the manner of a slide with respect to the pressure medium inlet (4) formed, which between the pressure medium inlet (4) and the seat valve (28, 29, 31) lies and on its side facing away from the cylindrical chamber (6) and essentially sealed outside the area of the pressure medium outlet (5) to be led; b) the cylindrical chamber (6) is at its other end of one sealed guided second piston (9) bounded with the first piston (7) is firmly connected via a piston rod (8); c) the the cylindrical chamber (6) limiting effective areas of the two pistons (7) and (9) are equal or approximately same size.

2. Directional valve according to claim 1, characterized in that the second Piston (9) serves as a control piston that can be actuated by pressure medium.

3. Directional valve according to claim 1, characterized in that the first Piston (7) on its side facing away from the cylindrical chamber (6) by a compression spring (10) is applied.

4. Directional valve according to claim 1, characterized in that the sealing body of the seat valve (28, 29) consists of a U-shaped reversible plate (28, 29).