DE3518659A1 - Ventil - Google Patents

Description

• Ventil
• Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem in einem Haltekäfig angeordneten Schließglied, das im wesentlichen längs einer Achse relativ zu einem zugeordneten Ventilsitz bewegbar ist, um den Durchfluß eines Mediums durch eine den Ventilsitz aufweisende Öffnung zu steuern.
• Aus der DÆ-OS 28 16 806 ist ein derartiges Ventil bekannt, das als Kugel-Sitæ Ventil ausgebildet ist. Derartige Ventile werden insbesondere bei magnetisch schnell zu schaltenden Anti-Blockieranlagen benötigt, die den Schlupf eines Fahrzeugrades auf einem für eine optimale Bremsung geeigneten Wert halten. Bei diesen schnell schaltenden Ventilen soll bei geringem Durchsatz eines Ströraungsmediums in wenigen Millisekunden mit Hilfe möglichst kleiner Elektromagnete schlagartig geschaltet werden. Das schließglied dieses bekannten Ventils in Form einer Kugel ist im wesentlichen längs einer Achse in Schließrichtung auf den Ventilsitz zu und in Öffnungsrichtung von diesem weg bewegbar. Die Kugel wird bei ihrer Relativbewegung zum Ventilsitz in einem Haltekäfig radial spielfrei geführt.
• zur spielfreien Führung ist eine Öffnung viereckigen Querschnitts im Haltekäfig vorgesehen. Der die Kugel führende Haltekäfig ist seinerseits mit vorgegebenem radialen Spiel in einer Kammer drehbar und verschiebbar angeordnet.
• Dieses radiale Spiel ist erforderlich, weil die Kugel bei geschlossenem Ventil nur von der Dichtkante des Ventilsitzes, nicht aher von anderen Führungsflächen zentriert sein darf. Bei diesem Ventil ist es von Nachteil, daß der der Führung dienende Haltekäfig mit großer Präzision her yestellt werden muß, was insbesondere bei der Herstellung der viereckigen Führungsbohrung von Nachteil ist. Das Spiel in radialer Richtung wird von den Abmessung getrennt, voneinander hergestellter und angeordneter Bauteile bestimmt, wodurch Fertigungstoleranzen das vorgesehene Spiel beeinflußen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei hoher Betriebssicherheit geeignet ist, hohe Drücke zu steuern und das besonders exakt und schnell öffnet und schließt.
• Darüber hinaus soll das Ventil einen vergleichsweise sehr kleinen Raumbedarf haben.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der das als Ventilkugel ausgebildete schließgìied haltende Käfig gegenüber der Längsachse als Ventil radial bewegbar angeordnet ist und zusammen mit einem von einem Steuerdruck verschiebbaren Kolben in Schließrichtung verschiebbar ist.
• Vorzugsweise weist der Haltekäfig einen ersten Anschlag und der Kolben einen zweiten Anschlag zur.Begrenzung der axialen Bewegung des Schließgliedes gegenüber den Kolben auf, wobei die Lage des ersten, die Bewegung des Schließglieds nach außen begrenzenden Anschlags relativ zum zweiten Anschlag verschiebbar ist.
• Zweckmäßigerweise ist die Lage des ersten Anschlags durch eine Verschiebbarkeit des Haltekäfigs in einer an der Stirnfläche des Kolbens vorgesehenen Vertiefung veränderbar.
• Um sicherzustellen, daß das Schließglied leicht quer zur Ventilachse verschiebbar ist, ist der Kolben an seiner dem Ventilsitz zugekehrten Stirnflache mit einer Ausnehmung für die Aufnahme einer den zweiten Anschlag bildenden scheibenförmigen Platte aus verschleißfestem Werkstoff versehen, wobei die Platte mindestens eine plane Fläche aufweist, an der das Ventilglied anliegt.
• Mit Vorteil ist der das Schließglied umgreifende Käfig mit einer flanschartig ausgebildeten, sich radial nach außen zu erstreckenden Randpartie versehen, die in einer an der dem Ventilsitz zugekehrten Stirnfläche des Kolbens vorgesehene Vertiefung abgestützt ist, wobei die Vertiefung so bemessen ist, daß der Käfig gegenüber dem Kolben um ein geringes Maß radial verschiebbar ist.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der das Schließglied ringförmig umschließende Käfig eine den ersten Anschlag bildende radial nach innen gebördelte Randpartie, wobei die Randpartie der Außenkontur des Schließglieds angepaßt ist.
• Um eine klemmfreie Halterung und Führung zu gewährleisten, ist ein den zylindrischen Abschnitt des Käfigs mit Spiel umschließender Stützring vorgesehen, der mit seiner radial äußeren Partie an einer kreisringförmigen Auflagefläche an der dem Ventilsitz zugekehrten Stirnfläche des Kolbens und an der Randpartie des Käfigs anliegt und eine axiale Verschiebung des Käfigs relativ zum Kolben ausschließt.
• Das erfindungsgemäße Ventil kann mit einem an der dem Ventilsitz zugekehrten Stirnfläche des Kolbens vorgesehenen kranzartigen äußeren Rand versehen sein, der zumindest teilweise radial nach innen zu umgebördelt ist und den Stützring gegen die Auflagefläche drückt.
• Zweckmäßigerweise weist das Ventilgehäuse eine Längsbohrung auf, in der der das Schließglied mit Käfig haltende Kolben längsverschiebbar gelagert ist, wobei die dem Schließglied abgekehrte Stirnfläche des Kolbens vom Steuerdruck in der Kolbenkammer beaufschlagt ist und wobei die zwischen dem mit dem Ventilsitz versehenen Verschlußteil und dem das Schließglied aufweisenden Stirnfläche des Kolbens vorgesehene Ventilkammer mit einer Öffnung im Ventilgehäuse korrespondiert, die an den Verbraucher angeschlossen ist und wobei der den Ventilsitz aufweisende, in die Ventilkammer einmündende Kanal mit der Druckmittelquelle verbunden ist.
• Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in der anhängenden Zeichnung, die den Schnitt durch ein Schließventil zeigt, näher dargestellt.
• Das in der Zeichnung dargestellte Ventil besteht im wesentlichen aus einem in der Längsbohrung 2 des Ventilgehäuses 1 längsverschiebbar gelagerten Kolben 7 mit einem an seinem einen Ende angeordneten Schließglied 4, einem die Längsbohrung 2 verschließenden, einen Längskanal 11 mit einem Ventilsitz 5 aufweisenden Verschlußteil 12, einen das Verschlußteil 12 gegen die Stufe 13 der Längsbohrung 2 drückenden, die Anschlußbohrung 14 aufweisenden Gewindering 15, einer zwischen dem Kolben 7 und dem Verschlußteil 12 eingespannten Ventilfeder 16 und dem das als Kugel ausgeformte Schließglied 4 umschließenden topfförmigen Haltekafig 3.
• Das Ventil arbeitet wie folgt: In der Offen-Stellung drückt die Ventilfeder 16 den mit Hilfe eines Dichtrings 17 gegenüber der Längsbohrung 2 abgedichteten Kolben 7 in seine in der Zeichnung dargestellten Ausgangsstellung, so daß das Druckmittel ungehindert von der Anschlußbohrung 14 über den Längskanal 11 des Verschlußteils 12 und die Ventilkammer 18 zur Öffnung 6 strömen kann. Sobald über die Anschlußbohrung 19 ein bestimmter Steuerdruck in der Kolbenkammer 20 hinter dem Kolben 7 aufgebaut ist, schiebt der Kolben 7 das Schließglied 4 gegen die Kraft der Ventilfeder 16 gegen den Ventilsitz 5 am ortsfest gehaltenden Verschlußteil 12, so daß der Druckmitteldurchgang von der Anschlußbohrung 14 zur Öffnung 6 unterbrochen ist.
• Ein dichter Verschluß zwischen dem Ventilsitz 5 des Verschlußt:eils 12 und dem als Kugel ausgeformten Schließglied 4 ist dadurch gewährleistet, daß das Schließglied 4 zusammen mit dem ilin haltenden Käfig 3 geringe Zentrierbewegungen in radialer Richtung, quer zur Längsachse a ausführen kann. Die flanschartige Randpartie 21 des Käfigs 3 ist in einer zylindrischen Ausnehmung oder Vertiefung 10 gelagert, wobei ein Stützring 22 eine axiale Verschiebung des Käfigs 3 relativ zum Kolben 7 verhindert, da dieser von der Kraft der Ventilfeder 16 gegen seine Auflagefläche 23 an der Stirnad des Kolbens 7 gedrückt wird. Darüber hinaus ist der kranzförmige radial äußere Rand 24 des Kolbens 7 geringfügig nach innen umgebördelt, so daß der Stützring unverschiebbar am Kolben 7 eingespannt ist.
• Ein entscheidender Vorteil des Ventils nach der Erfindung besteht darin, daß es höchsten Drücken gewachsen ist, da auf Dichtungen aus gummieleastischen Werkstoffen im Bereich des Ventilsitzes 5 und des Schließglieds 4 verzichtet werden kann. Das Schließglied 4 ist aus hochfestem Stahl gefertigt und auch das Verschlußteil 12 besteht aus verschließfestem und harten Werkstoff. Der Kolben 7 ist mit e-inem Anschlag 9 für das Schließglied 4 versehen, der ebenfalls aus hochfestem Stahl, Keramik oder Sintermetall besteht und der sicherstellt, daß das kugelförige Schließglied 4 sich nach der Dichtkante des Ventilsitzes 5 ausrichten kann, dçh. Querbewegungen ausführen kann, ohne daß da-bei eine nennenswerte Reibung zu überwinden ist.
• Das beschriebene Ventil ist besonders geeignet für rntiblockier-Bremsanlagen, die mit hohen Drücken arbeiten und bei - denen vergleichsweise geringe lUssigkeitsmengen extrem rasch hin- und hergeschoben werden müssen.
• Auflistung der Einzelteile 1 Ventilgehäuse 2 Längsbohrung 3 Haltekäfig 4 Schließglied 5 Ventilsitz 6 Öffnung 7 Kolben 8 Anschlag 9 Anschlag 10 Vertiefung 11 Läng.Ckanal 12 VerschlußL-eil 13 Stufe 14 Anschlußbohrung 15 Gewindering 16 Ventilfeder 17 Dicht ring 18 Ventilkammer 19 Anschlußbohrung 20 Kolbenkammer 21 Randpartie 22 Stütz ring 23 Auflagefläche 24 äußerer Rand 25 Ausnehmung 26 plane Fläche 27 zylindrischer Käfigabschnitt 28 Kolbenstirnfläche 29 plane Fläche 30 ringförmige Vertiefung - Leerseite -

Claims (10)

1. Patentansprüche 1. Ventil mit einem in einem Haltekäfig (3) angeordneten Schließglied (4), das im wesentlichen längs einer Achse (a) relativ zu einem zugeordneten Ventilsitz (5) bewegbar ist, um den ]Durchfluß eines Mediums durch eine den Ventilsitz (5) aufweisende Öffnung (6) zu steuern, dadurch g e Ic e n n z e i c h n e t daß ein das als Ventilkugel ausgebildete Schließglied (4) haltender Käfig (3) gegenüber der Langsachse (a) des Ventils radial bewegbar angeordnet ist und csammen mit einem vom Steuerdruck verschiebbaren den Käfig (3) haltenden Kolben (7) in Schließrichtung verschiebbar ist.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Haltekäfig (3) einen ersten Anschlag (8) und der Kolben (7) einen zweiten Anschlag (9) zur Begrenzung der Bewegung des Schließgliedes (4) gegenüber dem Kolben (7) aufweist, wobei die Lage des ersten, die Bewegung des Schließglieds (4) nach außen begrenzenden Anschlags (8) relativ zum zweiten Anschlag (9) veränderbar ist.
3. 3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Lage des ersten Anschlags (8) durch eine Verschiebbarkeit des Haltekäfigs (3) an einer an der Stirnfläche des Kolbens (7) in einer Vertiefung (10) vorgesehenen Gleitfläche (26) veränderbar ist.
4. 4. Ventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Kolben (7) an seiner dem Ventilsitz (5) zugekehrten Stirnfläche eine Ausnehmung (25) für die Aufnahme einer den zweiten Anschlag (9) bildenden scheibenförmigen Platte aufweist, wobei die Platte mit mindestens einer planen Fläche (29) versehen ist, an der das Ventilglied (4) anliegt.
5. 5. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehender Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der das Schließglied (4) umgreifende Käfig (3) eine flanschartig ausgebildete, sich radial nach außen zu erstreckende Randpartie (21) aufweist, die in einer an der dem Ventilsitz (5) zugekehrten Stirnfläche des Kolbens (7) vorgesehene Vertiefung (10) abgestützt ist, wobei die Vertiefung.(lO) so bemessen ist, daß der Käfig (3) gegenüber dem Kolben (7) um ein geringes Maß radial verschiebbar ist.
6. 6. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der das Schließglied (4) ringförmig umschließende Käfig (3) eine den ersten Anschlag (8) biidende radial nach einen gebördelte Randpartie aufweist, wobei die Randpartie der Außenkontur des Schließglieds (4) angepaßt ist.
7. 7. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch einen den zylindrischen Abschnitt (27) des Käfigs (3) mit Spiel umschließenden Stützring (22), der mit seiner radial äußeren Partie an einer kreisringfötnl.gen Auflagefläche (23) an der dem Ventilsitz (5) zugekehrten Stirnfläche (28) des Kolbens (7) vorgesehen ist, wobei der Stützring (22) an der Randpartie (21) des Käfigs (3) anliegt und eine axiale Verschiebung des Käfigs (3) relativ zum Kolben (7) ausschließtg
8. 8. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch einen an der dem Ventilsitz (5) zugekehrten Stirnfläche des Kolbens (7) vorgesehenen kranzartigen äußeren Rand (24), der radial nach innen zu umgebördelt ist und den Stützring (22) gegen die Auflagefläche (23) drückt.
9. 9. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden AnsprUche, dadurch g e k e n n z e.i c h n e t daß das Ventilgehäuse (1) eine Langshohruny (2) aufweist, in der der das Schließglied (4) mit Käfig (3) haltende Kolben (7) längsverschiebbar gelagert ist, wobei die dem Schließglied (4) abgekehrte Stirnfläche (2) des Kolbens (7) vom Steuerdruck in der Kolben kammer (20) beaurschlagt ist und die zwischen dem mit dem Ventilsitz (5) versehenen Verschlußteil (12) und dem das Schließglied (4) aufweisenden Stirnfläche des Kolbens (7) vorgesehene Ventilkammer (18) mit einer Öffnung (6) im Ventilgehäuse (1) korrespondiert, die an den Verbraucher angeschlossen ist und wobei der den Ventilsitz (5) aufweisende, in die Ventilkammer (18) einmündende Kanal (11) mit der Druckmittelguelle verbunden ist.
10. 10. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die zwischen dem Kolben (7) oder dem Käfig (3) einerseits und dem Gehause (1) oder dem Verschlußstück (12) andererseits eingespannte Ventilfeder (16) einen im Bereich des Ventilsitzes (5) vorgesehenen Bund umschließt, wobei die letzte Windung der Ventilfeder (16) mit Vorspannung in eine etwa ringförmige Vertiefung (30) einrastet und hier von dieser gegen ein axiales Verschieben gehalten ist.