DE3923005C2 - Zweistellungs- und Dreiwege-Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zweistellungs- und Dreiwegeventil.

Um ein Fluid in einem Behälter auf einem konstanten Druck zu halten, wird beim Stand der Technik eine Kombination eines Ventils, welches beim Ansprechen auf den Fluiddruck innerhalb eines vorbestimmten Druckbereiches betätigbar ist, mit einer Steuerung verwendet. Wenn eine Mehrzahl von Ventilen verwendet wird, erfordert eine solche Kombination irgendeine Betätigungs­ einrichtung zur schnellen Steuerung der Ventile und der Steuerung zusammen, so daß die im dem Behälter vorhandene Fluidmenge mit dem Verlauf der Zeit mit irgendeiner Fern­ steuerarbeitsweise geändert werden kann.

Eine der allgemeinsten Ausführungsformen einer solchen Kombi­ nation umfaßt eine Mehrzahl von Paaren von Reglern und Ventilen. Unter diesen umfassen moderne Systeme ein elektro­ pneumatisches analoges Reglersystem, bestehend aus einem Kon­ troller und Dreiwegeventilen, und ein EIN/AUS-Steuersystem, welches in Kombination einen Kontroller aufweist, der mit zwei Einlaß- und Auslaß-Zweiwegeventilen über einen Druck­ verstärker verbunden ist.

Obwohl das zuerst genannte System mit Paaren von Reglern und Ventilen von einfacher Ausführung ist, erfordert es, daß die Anzahl der Regler-Ventil-Kombinationen gleich der Anzahl der erforderlichen Einstellungen ist. Demgemäß ist ein solches System groß und umständlich und es kann nicht versagungssicher arbeiten, da die Einstellungen von Hand getrennt vorgenommen werden müssen.

Das elektropneumatische analoge Reglersystem kann mit kleine­ rer Größe hergestellt und einfacher eingestellt werden, es ist jedoch teuer und mit Bezug auf das Ansprechvermögen schlechter.

Obwohl das EIN/AUS-Steuersystem billiger und in seiner Aus­ führung einfacher ist als die beiden obengenannten zum Stand der Technik gehörenden Systeme, ist ein gegenwärtig in diesem System verwendetes Ventil allgemein unempfindlich im Betrieb, so daß das Ventil beim Ansprechen auf variable Parameter nicht schnell betätigt werden kann, um vergrößerte Genauigkeit zu schaffen im Vergleich mit den beiden obengenannten zum Stand der Technik gehörenden Systemen.

Die US 4,787,415 offenbart ein Zweistellungs- und Dreiwege­ ventil mit einer Fluidzufuhröffnung, Fluideinlaßöffnung sowie Fluidauslaßöffnung. Das Ventil besitzt zwei Abschnitte, einen ersten Abschnitt, der die Fluidzufuhröffnung mit der Fluideinlaßöffnung verbindet, und einen zweiten Abschnitt, der die Fluidauslaßöffnung mit der Fluideinlaßöffnung verbindet. In jedem dieser genannten Abschnitte befindet sich ein Ventilglied zum Öffnen oder Schließen des zugeordneten Strömungsdurchganges, das durch eine Betätigungseinrichtung bewegt wird.

Die US 4,787,415 stellt den nächstkommenden Stand der Technik dar.

Ausgehend von der US 4,787,415 ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein derartiges Ventil dahingehend weiterzubilden, daß es schnell und unabhängig betätigbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 dadurch, daß jedes Ventilglied dadurch unabhängig betätigbar ist, indem jedes Ventilglied eine Membran mit einem Ventilteller aufweist, und die Betätigungseinrichtung eine Elektromagnetspule aufweist, der ein bewegbarer Eisenkern zugeordnet ist, welcher mit einem Tellerglied verbunden ist, um eine Düse zu öffnen oder zu schließen, die mit der Fluidzuführöffnung in Verbindung steht.

Eine unabhängige Betätigung zweier Ventilglieder durch eine Betätigungseinrichtung ist aus der DE-OS 34 21 492 bekannt.

Um zu bewirken, daß ein Ventil beim Ansprechen auf ein Steuer­ signal schnell und zwangsläufig betätigt wird, wird ein Teller­ ventil mit einer Membran zu einer einzigen Einheit kombiniert. Das Tellerventil ist dann ohne Gleitreibung bewegbar.

Das Tellerventil wird nicht direkt durch das Signal von dem Kontroller betätigt. Vor der Betätigung des Tellerventils wird eine elektromagnetische Spule erregt, um ein Tellerglied (flapper) zu bewegen, welches an einem bewegbaren Eisenkern angebracht ist. Die Bewegung des Tellergliedes bewirkt Bewegung einer Düse derart, daß ein Rückdruck erzeugt wird. Dieser Rück­ druck kann dazu verwendet werden, die Membran zu bewegen, die ihrerseits das Tellerventil betätigt.

Auf diese Weise kann das Ventil schneller und genauer als bei den zum Stand der Technik gehörenden Systemen betätigt werden, bei denen das elektromagnetische Ventil direkt betätigt wird, um einen Strömungsdurchgang zu öffnen oder zu schließen.

Desweiteren ist es möglich, ein Paar von Zweistellungsventilen derart zu kombinieren, daß jedes der Ventile unabhängig betätigt werden kann, um drei Strömungs­ durchgänge unabhängig voneinander zu steuern. Falls es erfor­ derlich ist, können zwei der Strömungsdurchgänge durch die Ventile gleichzeitig geschlossen werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispiel­ haft erläutert.

Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht einer bevorzugten Aus­ führungsform eines Zweistellungs- und Dreiwegeventils gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnitt­ ansicht einer elektromagnetischen Spule, die entregt wird, um einen Strömungsdurchgang zu schließen.

Fig. 3 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnitt­ ansicht der elektromagnetischen Spule, wenn sie erregt ist, um den Strömungsdurchgang zu öffnen.

In Fig. 1 ist eine Ventilvorrichtung dargestellt, die einen Ventilkörper 1 aufweist, der mit drei Öffnungen gebildet ist, d. h. mit einer Fluidzufuhröffnung 2, einer Fluideinlaßöffnung 3 und einer Fluidauslaßöffnung 4. Der Ventilkörper ist in einen ersten Abschnitt A, der einen Strömungsdurchgang 5a umfaßt, welcher die Fluidzufuhröffnung 2 mit der Fluideinlaß­ öffnung 3 verbindet, und einen zweiten Abschnitt B unterteilt, der einen Strömungsdurchgang 5b enthält, welcher die Fluid­ einlaßöffnung 3 mit der Fluidauslaßöffnung 4 verbindet. Jeder dieser Strömungsdurchgänge 5a und 5b umfaßt ein Tellerventil 7a bzw. 7b, welches einer Membran 6a bzw. 6b zugeordnet ist. Wenn die Membran 6a oder 6b bewegt wird, wird auch das Tellerventil 7a bzw. 7b bewegt, um den entsprechenden Strömungsdurchgang 5a oder 5b zu schließen oder zu öffnen. Nachstehend wird nur einer der beiden Abschnitte A und B des Ventilkörpers 1 beschrieben, da die beiden Abschnitte hinsichtlich ihrer Ausführung und Funktion einander identisch sind.

Der erste Abschnitt A des Ventilkörpers 1 umfaßt eine Elektro­ magnetspule 9a, die in dem Endteil des Abschnittes A ange­ bracht ist. Die Elektromagnetspule 9a ist einem bewegbaren Eisenkern 8a zugeordnet, der mit einem Tellerglied 10a starr verbunden ist. Wenn die Elektromagnetspule 9a erregt wird, wird der bewegbare Eisenkern 8a von einer Düse 11a wegbewegt, die in dem Ventilkörper 1 gebildet ist. Dadurch wird die Düse 11a geöffnet. Die Düse 11a ist mit einer Seite des Tellerventils 7a über die Fluidzufuhröffnung 2, und mit der gegenüberliegenden Seite des Tellerventils 7a über einen Strömungsdurchgang 12a verbunden.

Wenn die Düse 11a durch Betätigung der Elektromagnetspule 9a betätigt wird (Fig. 3), verringert sich der Druck in dem Strömungsdurchgang 12a derart, daß das Tellerventil 7a unter dem Zufuhrdruck, der auf die Membran 6a wirkt, geöffnet wird, um den Strömungsdurchgang 5a zu öffnen. Demgemäß strömt das Fluid von der Zufuhröffnung 2 in die Fluideinlaßöffnung 3 über den Strömungsdurchgang 5a.

Wenn im Gegensatz dazu die Elektromagnetspule 9a entregt wird, wird das Tellerglied 10a, welches mit dem bewegbaren Eisen­ kern 8a einstückig verbunden ist, unter der Wirkung einer Feder 13a bewegt, um die Düse 11a zu schließen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Da das Produkt des Rückdruckes inner­ halb des Strömungsdurchganges 12a mit dem wirksamen Ober­ flächenbereich der Membran 6a größer ist als das Produkt aus dem wirksamen Flächenbereich und dem Druck auf der Zufuhr­ seite, wird das Tellerventil 7a derart bewegt, daß der Strö­ mungsdurchgang 5a geschlossen wird.

Wie zuvor beschrieben, wird der Strömungsdurchgang 5b, der die Fluidzufuhröffnung 3 mit der Fluidauslaßöffnung 4 ver­ bindet, in ähnlicher Weise durch das Tellerventil 7b gesteu­ ert, wenn die Elektromagnetspule 9b erregt oder entregt wird, wobei die Düse 11b geöffnet oder geschlossen wird durch das Tellerglied 10b, welches mit der Elektromagnetspule 9b zu­ sammenarbeitet.

Bei dieser Ausführung können die betreffenden Elektromagnet­ spulen 9a und 9b unabhängig gesteuert werden durch das Signal von dem zugeordneten Kontroller derart, daß die Strömungs­ durchgänge 5a und 5b unabhängig voneinander geöffnet und geschlossen werden.

Claims (2)

1. Zweistellungs- und Dreiwege-Ventil, umfassend:

• - eine Fluidzufuhröffnung (2), eine Fluideinlaßöffnung (3) und eine Fluidauslaßöffnung (4);
• - einen ersten Abschnitt, der die Fluidzufuhröffnung (2) mit der Fluideinlaßöffnung (3) verbindet und einen zweiten Abschnitt, der die Fluidauslaßöffnung (4) mit der Fluideinlaßöffnung (3) verbindet;
• - eine Ventileinrichtung mit einem Ventilglied (7a, 7b) in jedem Abschnitt (A, B) zum Öffnen oder Schließen eines zugeordneten Strömungsdurchganges (5a, 5b); und
• - eine Betätigungseinrichtung (9a, 9b), um jedes Ventilglied zu betätigen,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - jedes Ventilglied dadurch unabhängig betätigbar ist, indem jedes Ventilglied eine Membran (6a, 6b) mit einem Ventilteller (7a, 7b) aufweist; und
• - die Betätigungseinrichtung eine Elektromagnetspule (9a, 9b) aufweist, der ein bewegbarer Eisenkern (8a, 8b) zugeordnet ist, welcher mit einem Tellerglied (10a, 10b) verbunden ist, um eine Düse (11a, 11b) zu öffnen oder zu schließen, die mit der Fluidzufuhröffnung (2) in Verbindung steht.