DE3233311A1 - 3/2-wege-ventil - Google Patents

Description

• Dic Erfindung betrifft ein 3/2-Wege-Ventil mit den Merkmalen
• des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Solche Ventile mit drei Anschlüssen für das Fördermittel, also einem Einlaß und zwei Auslässen und zwischen zwei Ventilsitzen verschiebbaren, als Differentialkolben ausgebildeten Steuerkolben, sind bekannt.
• Derartige Ventile sind verschleißanfällig, da eine vorbestimmte Umschaltgeschwindigkeit für den Steuerkolben nicht eingehalten werden kann, so daß die an den Ventilsitzen anliegenden Dichtflächen des Steuerkolbens starkem Verschleiß ausgesetzt sind.
• Außerdem sind derartige Ventile kompliziert im Aufbau. Bei Verwendung mit Hochdruckwassersprühanlagen kann durch zu schnelles Erreichen der Betriebs stellung beim Einschalten die Sicherheit des Bedienungspersonals gefährdet werden Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein sogenanntes 3/2-Wege-Ventil zu schaffen, das in einfachem Aufbau bei kleiner Bauweise ohne weiteres als Magnetventil einsetzbar ist und bei dem die Dichtkanten des Steuerkolbens nur geringem oder gar keinem Verschleiß ausgesetzt sind. Es soll die Offnungs- und Schließgeschwindigkeit des Ventils einstellbar verzögerbar sein.
• Die zur Lösung der gestellten Aufgabe wesentlichen Merkmale der Erfindung sind im Patentanspruch 1 genannt. Die Unteransprüche nennen Ausführungsarten der Erfindung.
• Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform des neuen verzögerten 3/2-Wege-Ventils im Querschnitt, in Fig. 1 und in Fig. 2 einen Ausschnitt im Querschnitt einer zweiten Ausführungsform.
• Das vorzugsweise als Drehkörper oder als Frässtück ausgebildete Ventilgehäuse 15 weist eine durchgehende Axialbohrung 16 auf, sowie eine radial gerichtete Einlaßöffnung 12 für das Fördermittel und eine ebenfalls radial gerichtete Auslaßöffnung 13 für das Fördermittel, ferner eine axial gerichtete Bypass-Öffnung 14 in dem Bypass-Stutzen 14a. Im Inneren des Ventilgehäuses 15 ist der Steuerkolben 1 verschiebbar zwischen dem Ventilsitz 2 für die Öffnung 13 und dem Ventilsitz 5 für die Bypass-Öffnung 14 angeordnet. Er ist mit seinem erweiterten Teil 1e in einer in das Ventilgehäuse 15 eingesetzten Hülse 18 axial gleitbar geführt. Mit dem Teil le ist er über die Kolbenstange 1d verbunden. Diese weist schräg gerichtete Umfangsflächen 1b und 1a auf, die wechselweise an die Ventilsitze 2 bzw. 5 zur Anlage kommen.
• Die Schrägfläche la geht in eine weitere Schrägfläche 1g über, die wiederum mit der an der Innenwand des Ventilsitzes 5 anliegenden Parallelfläche 1f verbunden ist. Der Steuerkolben weist zwischen den Dichtflächen 1a und 1b Radialbohrungen 1c auf, die mit einer zentrisch durch. die Kolbenstange 1d geführten Bohrung 3 in Verbindung sehen. Die Bohrung 3 ist durch eine als Drosselstelle ausgebildete Ringlochscheibe 9 abgedeckt und mündet danach in e enden Druckraum 4. Der Druckraum 4 ist durch ein Gewindestück 17 abgeschlossen, das in seinem Innern Einsatzstücke 22 und 23 aufnimmt, die mit einem Gewindestück 19 in ihrer Lage gehalten sind. In dem Einsatz stück 22 ist ein unter dem Druck der Feder 11 stehender Ventilkegel 7 angeordnet, der mit einer Betätigungsstange 6 aus dem Ventil herausragt. Dem Ventilkegel ist in dem Einsatzstück 23 ein Ventilsitz 10 zugeordnet, durch den der Druckraum 4 mit einer ins Freie führenden Leitung 8 verbindbar ist. Um die Betätigungsstange 6 ist im Einsatz stück 23 eine Ringdichtung 24 angeordnet.
• Das Ventil ist so aufgebaut, daß alle Einbauten axial eingeschoben werden können. Der Steuerkolben 1 mit von einem Gewindestück 25 gehaltener Ringlochscheibe 9 wird von einer Seite in die ebenfalls von der gleichen Seite eingschobene Hülse 18 eingesetzt.
• Das Einsatzstück 22 ist an der Schulter 17a des Gewindestücks 17 festgelegt, die Hülse 18 weist radiale Verbindungsöffnungen 18a zu einem Ringraum 20 auf, in den die Fördermittelauslassöffnung 13 mündet. Der Ventilsitz 2 ist an der Schulter 15b des Ventilgehäuses und der Ventilsitz 5 an der Schulter 15a des Ventilgehäuses festgelegt.
• Die Bedeutung des neuen Ventils liegt insbesondere im stark verzögerten Druckaufbau des Fördermittels bis zum Erreichen der Betriebsstellung, um die Sicherheit des Bedienungspersonals zu gewährleisten. Die geöffnete Bypass-Stellung wird ebenfalls gebremst, aber schneller erreicht.
• Die Betriebsweise des Ventils ist wie folgt: Die Ventilstellung nach der Zeichnung kennzeichnet den Betriebszustand, bei dem das Fördermittel bei der Einlaßöffnung 12 eintritt, die Kolbenstange 1d umströmt und durch den offenen Ventilsitz 2 über die Bohrungen 18a und den Ringraum 20 in die Auslassöffnung 13 gelangt. Zugleich ist das Fördermittel über die Bohrung 1c und 3 sowie die Drosselöffnung in der Ringlochscheibe 9 mit dem Druckraum 4 verbunden, in dem sich ein Uberdruck aufbaut. Da die obere Fläche 1h des Zusatzkolbens 1e größer ist als der Querschnitt des Ventilsitzes 5, wirkt auf den Zusatzkolben eine axial gerichtete Kraft aus dem Druckraum, so daß der Steuerkolben 1 mit seiner Schrägfläche 1a gegen den Ventilsitz 5 gedrückt wird.
• Wird nun zum Beispiel durch Magnetbetätigung die als Ventilnadel ausgebildete Betätigungsstange 6 einwärts gedrückt, so wird der Ventilkegel 7 von seinem Ventilsitz 10 abgehoben und dadurch der Druckraum 4 mit der ins Freie führenden Leitung 8 verbunden. Dadurch wird die axial gerichtete Kraft im Druckraum 4 abgebaut und der Steuerkolben 1 vom Fördermittel in Richtung auf den Ventilsitz 2 gedrückt, da der Querschnitt der linken Fläche li des Steuerkolbens 1e größer ist als der Querschnitt des Ventilsitzes 5. Der Steuerkolben gelangt also in die Bypass-Stellung, bei der der Ventilsitz 2 verschlossen und der Ventilsitz 5 geöffnet ist.
• Dabei wird ein verzögerter Schaltvorgang abhängig von den Flächenverhältnissen der Drosselöffnung 9 und der Öffnung des Ventilsitzes 10 erreicht.
• Wird anschließend zur Wiederherstellung der Betriebsstellung der Ventilkegel 7 durch Abschalten des Magneten infolge des Drucks der Feder 11 gegen den Ventilsitz 10 gedrückt, so ist der Druckraum 4 wieder geschlossen. In ihm baut sich nun verzögert durch den geringen Querschnitt der Drosselöffnung 9 ein Druck auf, der den Steuerkolben 1 verzögert in die Betriebsstellung zurückschiebt.
• Bei der Ausführungsform,nach Fig. 2 befindet sich der Ventilkegel (7) am Ende der Betätigungsstange (6) und der Ventilsitz (10) vor einer Durchtrittsöffnung (27) in einer auf die Hülse (18) aufgesetzten Scheibe (26). Die Hülse (18) und die Scheibe (26) können auch einteilig sein.
• Trotz der erreichten lansamen Bewegungen des Steuerkolbens wird eine Verschleißminderung erreicht. Das wird durch die Schrägflächen (1a, ig) erreicht, durch die ein Druckausgleichsraum zwischen der Innenfläche des Ventilsitzes (5) und diesen Schrägflächen (1a) und (1g) gebildet ist.
• Die vorstehend beschriebene Ausführungsform, die im wesentlichen den Merkmalen des Anspruchs 1 entspricht, kann im Sinne der Unteransprüche abgewandelt werden. Es ist auch möglich, auf einige Teilziffern des Anspruchs 1 gegebenenfalls zu verzichten, soweit die verbleibenden Merkmale bereits zur Lösung der gestellten Aufgabe beitragen.

Claims (8)

1. Patentansprüche 1. 3/2-Wege-Ventil mit einer in einem Ventilgehäuse angeordneten Einlassöffnung, einer Auslassöffnung und einer Bypass-öffnung für ein Fördermittel sowie einem alternativ die Bypass-Offnung oder die Auslassöffnung absperrenden axial verschiebbarem, mit Ventilsitzen im Ventilgehäuse zusammenwirkenden Dichtflächen ausgerüsteten Steuerkolben im Innern des Ventilgehäuses, gekennzeichnet durch die Merkmale a) Die Einlassöffnung (12) und die Auslassöffnung (13) sind am vorzugsweise als Drehkörper oder als Frässtück ausgebildeten, eine durchgehende axiale Bohrung (16) aufweisenden Ventilgehäuse (15) in dessen Längsrichtung zueinander versetzt radial gerichtet -angeordnet.

   b) Die Bypass-öffnung (14) ist an einem Ende des Ventilgehäuses axial gerichtet in der axialen Bohrung (16) angeordnet.

   c) Der im Innern des Ventilgehäuses (1-5) axial gleitbar geführte Steuerkolben (1) ist so weit axial verschiebbar, daß er alternativ an einer Dichtfläche (1a) an einem Ventilsitz (5) vor der Bypass-öffnung (14) oder an einer der ersten Dichtfläche (1a) gegenüberliegenden Dichtfläche (1b) an einem Ventilsitz (2) vor der Auslaßöffnung (13) anliegt.

   d) Die Einlaßöffnung (12) mündet in den von der axialen Bohrung (16) gebildeten Innenraum des Ventilgehäuses im Zwischenraum zwischen Ventilsitz (5) der Bypass-Offnung (14) und dem Ventilsitz (2) der Auslaßöffnung (13).

   e) Der Steuerkolben (1) reicht mit einer durch den Ventilsitz (2) unter Freilassung eines Durchlasses für das Fördermittel geführten Kolbenstange (1d) und einem an deren freiem Ende angeordneten Zusatzkolben (je), der an der Innenwand einer in das Ventilgehäuse (15) eingesetzten Hülse (18) dichtend geführt ist, bis vor einen in der axialen Bohrung (16) gebildeten Druckraum (4) an dem der Bypass-Öffnung (14) gegenüberliegenden Ende des Ventilgehäuses (15).

   f) Der Druckraum (4) ist durch ein dem Zusatzkolben (1e) gegenüberliegend in die axiale Bohrung (16) eingeschraubtes Gewindestück (17) abgeschlossen, das ein aus Ventilsitz (10) und Ventilkegel (7) gebildetes Ventil aufweist, durch das der Druckraum (4) mit einer ins Freie führenden Leitung (8) verbindbar ist.

   g) Der Ventilkegel (7) wird durch die Kraft einer Feder (11) in seiner Schließstellung gehalten und kann durch eine Betätigungsstange (6) gegen die Kraft der Feder (11) in die Offenstellung gebracht werden.

   h) Der Steuerkolben (1) weist zwischen seinen beiden Dichtflächen (1a) , (1b) mindestens eine Radialbohrung (1c) auf, die mit einer zentrisch durch die Kolbenstange (1d) geführten Bohrung (3) in Verbindung steht, welche an ihrem Ende eine mit dem Druckraum (4) in Verbindung stehende Drosselstelle (9) kleineren Querschnitts als der Querschnitt des Durchlasses der Öffnung des Ventilsitzes (10) am Druck raum (4) aufweist.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (5) vor der Bypass-Öffnung (14) durch einen Bypass-Stutzen (14a) gegen eine Schulter (15a) in der Längsbohrung (16) des Ventilgehäuses (15) gehalten ist.
3. 3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (2) vor der Auslaßöffnung (13) durch ein Ge-Gewindestück (17) der axialen Bohrung (16) über die Hülse (18) an einer Schulter (1 ob) des Ventilgehäuses gehalten ist.
4. 4. Ventil nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß ein den Ventilkegel (7) mit Ventilsitz (10) aufnehmender Ventilkörper (22, 23) durch ein zentrisch in das Gewindestück (17) eingeschraubtes Gewindestück (19) an einer Schulter (17a) des Gewindestücks (17) gehalten ist.
5. 5. Ventil nach einem der Ansprüche'1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkegel (7) unter Einsparung der Feder (11) an einem Ende der Betätigungsstange (6) und der Ventilsitz (10) an der bis auf eine Durchtrittsöffnung (27), z. B. in einer Scheibe (26),geschlossenen Hülse (18) in um 180° verschwenkter Anordnung so angeordnet sind, daß durch Eindrücken der Betätigungsstange (6) das Schließen und durch Herausziehen der Betätigungsstange (6) das Öffnen des Druckraums (4) erfolgt.
6. 6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die DLosselstelle (9) durch eine auswechselbar einsetzbare Ringlochscheibe gebildet ist.
7. 7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (1) im Bereich des Ventilsitzes (15) eine schräg einwärts gerichtete Dichtfläche (1a) aufweist, -die in eine schräg auswärts gerichtete Umfangsfläche (1g) übergeht, so daß ein Druckausgleichraum zwischen Innenfläche des Ventilsitzes (5) und den schräg gerichteten Flächen (1a) und (1g) gebildet ist.
8. 8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die ins Freie führende Leitung (8) durch das Ventilgehäuse (15) in das Innere des Bypass-Stutzens (14a) geführtXist.