DE3233161A1

DE3233161A1 - Wegeventil fuer fluessige oder gasfoermige medien

Info

Publication number: DE3233161A1
Application number: DE19823233161
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 7310 Plochingen Dörrie; Paul 7290 Freudenstadt Schwerdt; Günter Dipl.-Ing. 7300 Esslingen Weiger
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1982-09-07
Filing date: 1982-09-07
Publication date: 1983-10-27

Description

"Wegeventil für flüssige oder gasförmige Medien"
Die Erfindung bezieht sich auf ein Wegeventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei dieser allgemein bekannten Ventilart wird ein Kolben, der in seiner Ruhestellung beispielsweise eine Verbraucherleitung mit einer Rücklaufleitung verbindet und in seiner Arbeitsstellung die Druckleitung mit der Verbraucherleitung verbindet und die Rücklaufleitung schließt, von einem Stellglied bewegt. Die Umschaltung erfolgt dabei entweder nicht überschneidungsfrei oder mit Durchlaufen einer mehr oder weniger großen Totzone, d.h. die Druckleitung hat bereits Verbindung mit der Verbraucherleitung, wenn die Rücklaufleitung noch nicht ganz geschlossen ist, oder aber es geht ein mehr oder weniger großer Teil des Stellveges verloren, um Überschneidungen sicher zu vermeiden. Für Stellglieder mit kleinem Stellweg, z.B. piezoelektrische Stellglieder, sind solche Ventile nicht zu vervenden. Andererseits sind piezoelektrische Stellglieder für sehr hohe Drucke, beispielsweise 1000 bar für Einspritzventile in Brennkraftmaschinen, alleine nicht mehr ausreichend, es muB ein Ventil zwischengeschaltet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein druckkompensiertes Wegeventil für Stellglieder mit kleinen Stellwegen zu schaffen, welches ein überschneidungsfreies Schalten ohne Totzone für unter hoFdm Druck stehende flüssige odergasförmige medien ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß durch die definierte Dichtkraft der Federn die Dichtgrenzen geschont werden und das Stellglied vor Uberlastung geschützt wird, was bei hohen Drucken eine lange Lebensdauer des Vegeventils gewährleistet.
Veitere Einzelheiten sind dem nachfolgend anhand einer Zeichnung beschriebenen schematischen Ausführungsbeispiel zu entnehmen.
In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 den Querschnitt durch ein Wegeventil in Ruhestellung, Fig. 2 das Wegeventil in einer Zwischenstellung und Fig. 3 das Wegeventil in Arbeitsstellung.
Die drei Figuren zeigen dasselbe Wegeventil im Querschnitt in verschiedenen Stellungen. Die Bezugszeichen wurden der L%ersichtlichkeit wegon auf die drei Figuren verteilt, sie gelten jeweils für alle drei Figuren.
In einem Gehäuse 1 befindet sich ein piezoelektrisches Stellglied 2, welches sich durch Anlegen einer elektrischen Spannung ausdehnt und auf diese an sich bekannte Weise als Stellglied für ein Wegeventil dient, welches im gleichen Gehäuse untergebracht ist. Das Gehäuse, welches in einer praktischen Ausführung aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist, ist in der schematischen Zeichnung einstückig dargestellt. Das Gehäuse ist mit einer von einer Druckquelle kommenden Druckleitung 8, einer zu einem Verbraucher führenden Verbraucherleitung 11 und einer drucklosen Rücklaufleitung 20 verbunden.
Das Gehäuse weist eine Sacklochbohrung 3 auf, in die ein erster Ringkanal 7 eingearbeitet ist. In dieser Sacklochbohrung ist, gegen die Kraft einer Außenfeder 5 verschiebbar, ein Außenkolben 4 angeordnet, der einen umlaufenden Bund, der mit einer kegelstumpfförmigen Ringfläche 6 versehen ist, aufweist, mit welchem er in den ersten Ringkanal 7 ragt. In Ruhestellung des Außenkolbens wird dieser mit seiner Ringfläche 6 von der Außenfeder 5 gegen eine Dichtfläche 9 des Gehäuses gepreßt, wodurch eine erste Dichtgrenze gebildet wird, die den ersten Ringkanal 7, in welchem die Druckleitung 8 mündet, von einem zweiten Ringkanal 10 trennt, der in den Außenkolben eingearbeitet ist, der in Jeder Stellung mit der Verbraucherleitung 11 Verbindung hat Im Aubenkolben 4 ist eine Sacklochbohrung 27 angeordnet, in welcher ein Innenkolben 12 gegen die Kraft einer innenfeder 1:3 verschiebbar ist. Der Innenkolben 12 weist an einer Abstufung eine kegelstumpfförmige Ringfläche 14 auf, welche in Arbeitsstellung gegen die Feder 13 gegen eine Dichtfläche 15 des Außenkolbens 4 gepreßt wird, wodurch eine zweite Dichtgrenzo gebildet wird, die einen am Umfang des Innenkolns eingesenkten dritten Ringkanal 16 von einem in der Sacklochbohrung 27 des AuVenkolbens 4 befindlichen vierten Ringkanal 18 trennt. In der Wand des Außenkolbens 4 befinden sich mehrere Radialbohrungen 17, durch welche der zweite Ringkanal 10 immer mit dem dritten Ringkanal 16 Verbindung hat. Von Gehäuse 1, AuDenkolben 4 und Innenkolben 12 begrenzt, wird ein fünfter Ringkanal 19 gebildet, mit dem die Rücklaufleitung 20 verbunden ist.
Durch eine zentrale Bohrung 21 im Außenkolben 4 und eine weitere zentrale Bohrung 22 im Innenkolben 12 sowie durch je eine Radialbohrung 23 und 24 im Innenkolben 12 im Bereich des vierten und fünften Ringkanals 18 und 19 sind der Raum 25 der Außenfeder 5 in der Sacklochbohrung 3 des Gehäuses. der Raum 26 der Innenfeder 13 in der Sacklochbohrung 27 im Außenkolben 4 und der Ringkanal 18 jederzeit mit dem fünften Ringkanal 19 und damit mit der RUcklaufleitung 20 verbunden. Die Kraft der Außenfeder 5 ist größer als die der Innenfeder 13.
Fig. 1 zeigt das Wegeventil in Ruhelage, in welcher das Stellglied 2 nicht erregt ist, die erste Dichtgrenze zwischen erstem und zweitem Ringkanal geschlossen und die zweite Dichtgrenze zwischen drittem und viertem Ringkanal geöffnet ist.
Dadurch ist die Uruckleitung 8 durch die erste Dichtgrenze abgesperrt, während die Verbraucherleitung 11 über zweiten Ringkanal 10, Radialbohrungen 17, dritten und vierten Ringkanal 16 und 18, Radialbohrung 23, zentrale Bohrung 22 sowie Radialbohrung 24 mit dem fünften Ringkanal 19 und der drucklosen Rücklaufleitung verbunden ist.
Wird nun das piezoelektrische Stellglied 2 erregt, so dehnt es sich aus und verschiebt zunächst den Innenkolben 12 gegen die Kraft der Innenfeder 13 soweit, daß die zweite Dichtgrenze geschlossen wird, der Innenkolben somit am Außenkolben aufliegt. Diese Zwischenstellung ist in Fig. 2 dargestellt. In dieser Lage ist die Druckleitung weiterhin abgesperrt, nun aber auch Verbraucherleitung 11 und RUcklaufleitung 20 durch die zweite Dichtgrenze voneinander getrennt.
Bei stärkerem Erregen des Stellgliedes wird nun der Außenkolben 4 vom Innenkolben 12 gegen die Kraft der Außenfeder mitgenommen und so ohne Totweg und überschneidungsfrei die erste Dichtgrenze zwischen erstem und zweitem Ringkanal 7 und 10 geöffnet und somit die Druckleitung 8 über ersten Ringkanal 7 und zweiten Ringkanal 10 mit der Verbraucherleitung 11 verbunden. Diese Situation ist in Fig. 3 dargestellt.
Beim Verkleinern der Erregung vollziehen sich die Vorgänge in umgekehrter Richtung, d.h., es wird zuerst die erste Dichtgrenze geschlossen und damit die Druckleitung abgesperrt, und anschließend die zweite Dichtgrenze geöffnet und damit die Verbraucherleitung entlastet.
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Claims

Anspruch Wegeventil für flüssige oder gasförmig. Medien, insbesondere für Betätigungsglieder mit kleinen Stellwegen, mit einem in einem Gehäuse von einem Stellglied verschiebbaren Kolben, einer Druckleitung, einer Verbraucherleitung und einer Rücklaufleitung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in einer Sacklochbohrung (3) des Gehäuses (1) ein Außenkolben (4) gegen die Kraft einer Außenfeder (5) verschiebbar ist, wobei eine kegelstumpfförmige Ringfläche (6) des AuBenkolbens (4) - die in einen in der Sacklochbohrung (3) des Gehäuses (1) angeordneten ersten Ringkanal (7) ragt, in welchen die Druckleitung (8) mündet in dessen Ruhestellung mit einer Dichtfläche (9) des Gehäuses eine erste Dichtgrenze bildet, - welche einen am Umfang des Außenkolbens (4) angeordneten zweiten Ringkanal (10), der in Jeder Stellung des Außenkolbens mit der Verbraucherleitung (11) Verbindung hat, vom ersten Ringkanal (7) trennt daß in einer Sacklochbohrung (27) des Aubenkolbens (4) ein Innenkolben (12) gegen die Kraft einer innenfeder (13) verschiebbar ist, wobei eine kegelstumpfförmige Ringfläche (14) des Innenkolbens (12) mit einer Dichtfläche (15) in der Sacklochbohrung (27) des AuBenkolbens in Arbeitsstellung des Innenkolbens eine zweite Dichtgrenze bildet, - welche einen am Innenkolben angeordneten dritten Ringkanal (16), der in jeder Lage des Innenkolbens mit dem zweiten Ringkanal (10) des Außenkolbens durch wenigstens eine Radialbohrung (17) in der Vand des Außenkolbens verbunden ist, von einem in der Sacklochbohrung (27) des Außenkolbens angeordneten vierten Ringkanal (18) trennt -daß von Gehäuse (1), Außenkolben (4) und Innenkolben (12) begrenzt, ein fünfter Ringkanal (19) gebildet ist, der mit der Rücklaufleitung (20) verbunden ist, daß durch je eine zentrale Bohrung (21,22) im Außenkolben (4) und im Innenkolben (12) sowie durch je wenigstens eine Radialbohrung (23,24) im Innenkolben im Bereich des vierten und fünften Ringkanals (18,19) der Raum (25) der Außenfeder (5), der Raum (26) der Innenfeder (13) sowie der vierte Ringkanal (18) immer mit dem fünften Ringkanal (19) bzw.

mit der RUcklaufleitung (20) verbunden ist, daß das Stellglied (2) auf den Innenkolben (12) und über diesen nach Schließen der zweiten Dichtgrenze auf den Außenkolben (4) wirkt, und daß die Kraft der Außenfeder (5) größer ist als die Kraft der Innenfeder (13).