DE4244292C2 - 3/2-Wegeventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein 3/2-Wegeventil für Druckgas mit einem Kolben, der unter Federvorspannung in einem Zylinder angeordnet ist, der einen nach der Außenseite eines Gehäuses offenen ersten Zylinderkammerabschnitt und einen zweiten Zylinderkammerabschnitt aufweist, der mit einem am Gehäuse des Ventils angeordneten als 3/2- Wegeventil ausgebildeten Vorsteuerventil verbunden ist, das einen Eingangskanal aufweist, der an einen Einlaßkanal am 3/2-Wegeventil für das Druckgas angeschlossen ist und bei Betätigung mit einem Steuersignal den Einlaßkanal des 3/2-Wegeventils mit dem zweiten Zylinderkammerabschnitt verbindet.

Ein 3/2-Wegeventil der vorstehend beschriebenen Art ist bekannt (DE 40 31 628 A1). Es handelt sich bei diesem bekannten Ventil um ein Regelventil, das einen Stufenkolben aufweist, der eine Regel- und Steuerdruckfläche hat und einen Regeldruckraum aufweist. Das bekannte Regelventil enthält als Ventil einen Kolben mit Durchtrittsöffnungen zu einem Druckraum.

Bekannt ist auch ein 2/2-Wegeventil für eine Druckflüssigkeit. Dieses 2/2-Wegeventil enthält einen Kolben, dessen eine Fläche von einer Druckflüssigkeit beaufschlagt ist. Der Kolben ist an einem Ende als Ventilkörper ausgebildet, der in einem Zylinder gleitend gelagert ist (DE 37 41 521 C1).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schnell schaltendes, für hohe Drücke geeignetes 3/2-Wegeventil bereitzustellen, das in Öffnungsstellung einen geringen Druckabfall zwischen Ein- und Ausgangsanschluß hat und nur öffnet, wenn der Druck am Eingang über einer vorgebbaren Druckgrenze liegt.

Die Aufgabe wird bei einem 3/2-Wegeventil der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein axial in einem Hohlraum verschiebbarer Ventilkopf mit einem am Rand eines Einlaßkanals angeordneten Ventilsitz zusammenwirkt und über eine Kolbenstange mit dem Kolben verbunden ist, dessen Federvorspannung in Schließrichtung des aus Ventilkopf und Ventilsitz bestehenden Ventils wirkt, daß der Einlaßkanal und ein Auslaßkanal in den Hohlraum einmünden, daß ein weiterer Kanal von einer vom Hohlraum ausgehenden Aussparung im Gehäuse, durch die die Kolbenstange verläuft, bis zur Gehäuseaußenseite verläuft, und daß der Rand der Aussparung am Hohlraum Anschlag für den Ventilkopf ist.

Bei diesem 3/2-Wegeventil wird mit der Federvorspannung eine Druckgrenze vorgegeben, die vom Druck im Einlaßkanal überschritten werden muß, wenn das Ventil geöffnet werden soll. Da manche Maschinen zur Ausübung eines Arbeitsspiels einen bestimmten Mindestdruck benötigen, wenn das Arbeitsspiel richtig ablaufen soll, stellt das erfindungsgemäße 3/2- Wegeventil sicher, daß ein Arbeitsspiel erst gar nicht eingeleitet wird, wenn der notwendige Mindestdruck nicht verfügbar ist. Besonders zweckmäßig ist, die durch das 3/2-Wegeventil vorgegebene Druckgrenze, wenn der pneumatische Zylinder von einem Speicher mit Druckgas aus betrieben wird und der Speicher nicht selbsttätig nachgefüllt, sondern an eigens eingerichteten Füllstationen mit Druckgas gefüllt wird. Dann stellt das erfindungsgemäße Wegeventil sicher, daß nach dem Abfall des Drucks des vom Speicher ausgegebenen Druckgases auf einen unter dem notwendigen Arbeitsdruck des Zylinders liegenden Wert der Kolben des Zylinders nicht mehr betätigt wird. Daher kann es nicht zu nur teilweise ausgeführten Arbeitsspielen kommen, die gegebenenfalls Störungen auslösen oder nur langwierig bzw. unter gefährlichen Bedingungen zu Ende geführt oder rückgängig gemacht werden können. Das erfindungsgemäße Ventil wird mit Hilfe des im Einlaßkanal herrschenden Drucks geöffnet, der über das geöffnete Vorsteuerventil auf den Kolben im Zylinder wirkt. Für die Betätigung des Ventils steht deshalb eine große Kraft zur Verfügung, so daß eine schnelle Ventilöffnung erreicht wird. Der Ventilkopf ist am Auslaßkanal angeordnet, so daß der Einlaß- und der Auslaßkanal am Ventilsitz aneinandergrenzen.

Bei hinreichendem Ventilhub ergibt sich ein großer Öffnungsquerschnitt, d. h. der Druckabfall zwischen Ein- und Ausgang des Ventils ist gering. Das elektromagnetische Vorsteuerventil hat eine geringe Ansprechzeit. Aufgrund der großen, auf den Kolben wirkenden Kraft ist auch die Betätigungszeit des pneumatisch betätigten Ventils gering. Darüberhinaus sind kurze Kanäle zwischen dem Einlaßkanal und dem Zylinder vorhanden, da das Vorsteuerventil neben dem Gehäuse des Hauptventils angebracht ist. Das erfindungsgemäße 3/2-Wegeventil eignet sich deshalb für die schnelle Freigabe des Gasstroms eines unter hohem Druck stehenden Gases nach der Erzeugung eines elektrischen Steuersignals, das an die Spule des Vorsteuerventils angelegt wird.

Das erfindungsgemäße 3/2-Wegeventil hat zusätzlich die Eigenschaft eines Regulierventils, das den am Einlaßkanal herrschenden Druck auf einen bestimmten Wert begrenzt. Der weitere Kanal verbindet nicht nur bei geschlossenem Ventil den Auslaßkanal mit der Atmosphäre sondern dient bei Überdruck am Einlaßkanal als Auslaß, um den Druck im Einlaßkanal zu begrenzen. Die Druckgrenze hängt von der dem Einlaßkanal zugewandten Fläche des Ventilkopfes und von der Anpreßkraft der Feder ab. Wenn der Druck die Anpreßkraft der Feder überschreitet, öffnet das Ventil um ein geringes Maß, wodurch der Einlaßkanal mit dem weiteren Kanal verbunden ist, was zu einem Gasauslaß und damit Druckabbau im Einlaßkanal führt.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist im Anspruch 2 beschrieben. Diese Ausführungsform erlaubt es, das Wegeventil in axialer Richtung kompakt auszubilden. Das Wegeventil kann daher auch in beengten Raumverhältnissen eingesetzt werden, wie sie häufig auf Fahrzeugen anzutreffen sind.

Besonders günstig ist es, wenn die Kolbenstange in Teflonlagern axial verschiebbar angeordnet ist. Der Kolben kann ohne Kolbenringe mit geringem Spalt gegenüber der Innenwand des Zylinders geführt sein. Diese Ausführung ist für den Betrieb in einem weiten Temperaturbereich geeignet.

Insbesondere eignet sich diese Vorrichtung für tiefe Temperaturen. Außerdem ist keine Wartung, z. B. durch Schmierung der Lager, notwendig.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist im Anspruch 7 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform hält durch die metallische Ausbildung der Ventilteile das Ventil den für den Zylinder benötigten hohen Drücken besonders gut stand.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus dem sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein 3/2-Wegeventil für Gasströme im Längsschnitt und

Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten 3/2-Wegeventils, teilweise im Schnitt.

Ein 3/2-Wegeventil für Gasströme enthält ein metallisches Gehäuse 1, in dem sich ein Hohlraum 2 befindet, in den zwei Kanäle, nämlich ein Einlaßkanal 3 und ein Auslaßkanal 4, einmünden. Die beiden Kanäle 3, 4 haben jeweils Mittelachsen 5, 6, die sich im Hohlraum 2 unter einem Winkel von 90° schneiden.

Im Hohlraum 2 befindet sich ein Ventilkopf 7, der einstückig mit einer Kolbenstange 8 verbunden ist, die einen Halsabschnitt 9 aufweist, der sich an den Ventilkopf 7 anschließt und bis in eine Aussparung 10 des Gehäuses hineinragt, die vom Hohlraum 2 ausgeht, und sich längs der Mittelachse 5 erstreckt.

Die Kolbenstange 8 verläuft in einer rohrförmigen Führung 11 und ist an ihrem, über die Führung 11 hinausragenden Ende 12 mit einem Kolben 13 verbunden, der topförmig ausgebildet ist und an seiner Öffnung einen kreisscheibenförmigen, radial nach außen gerichteten Rand 14 aufweist.

Der Kolben 13 ist in einem Zylinder 15 angeordnet, in dessen Zylinderkammer 16 die Führung 11 hineinragt. In der Stirnwand 19 des Zylinders 15 ist eine Öffnung 17 vorgesehen, durch die ein Zylinderkammerabschnitt mit der Atmosphäre verbunden ist.

Um das Eindringen von Fremdkörpern in die Zylinderkammer 16 zu verhindern, ist die Öffnung durch eine Filterplatte 18 abgedeckt. Die Filterplatte 18 befindet sich zwischen der Stirnwand 19 des Zylinders 15 und einem in der Zylinderkammer 16 angeordneten Ring 20, der gegen die Innenseite der Stirnwand 19 gedrückt wird. Im Zylinder 15 ist weiterhin eine Spiralfeder 21 angeordnet, die sich mit einem Ende 22 am Rand 14 und mit dem anderen Ende 22 am Ring 20 abstützt. Die Spiralfeder 21 umgibt den Kolben 13 und übt eine Federkraft auf ihn aus, die in Schließstellung des Ventils wirkt.

Der Ventilkopf 7 hat an seiner, dem Einlaßkanal 3 zugewandten Seite eine Nut 23, die zwischen einem nicht näher bezeichneten ringförmigen Vorsprung am Rand des Ventilkopfs 7 und einer an der Stirnseite des Ventilkopfs 7 angeschraubten Scheibe 24a angeordnet ist, deren Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Vorsprungs ist. Die Nut 23 hat Seitenwände, die sich vom Nutboden zur Nutöffnung hin verjüngen. In die Nut 23 ist als Dichtung ein O-Ring 25 eingelegt, der durch die schrägen Seitenwände fest in der Nut 23 gehalten wird und sich zum Teil über den Rand der Nut 23 hinaus erstreckt, wenn der Ventilkopf 7 nicht gegen einen Ventilsitz 24 angedrückt ist, der am Ende des Einlaßkanals 3 durch einen kreisförmigen Rand gebildet wird, der unter 90° geneigt zur Mittelachse 5 verläuft und auf einer an den Einlaßkanal 3 angrenzenden, nicht näher bezeichneten Wand des Hohlraums 2 angeordnet ist. In der in Fig. 1 gezeigten Stellung liegen der Ventilkopf 7 mit seinem Vorsprung und der O-Ring 25 zum größten Teil am Ventilsitz 24 an. Der O-Ring 25 ist durch die Anpreßkraft, die von der Spiralfeder 21 auf den Ventilkopf 7 ausgeübt wird, in die Nut 23 gedrückt, wodurch sich die Dichtwirkung zwischen dem Einlaßkanal 3 und dem Auslaßkanal 4 ergibt. Aus Fertigungsgründen ist am Einlaßkanal 3 ein Ring 26 vorgesehen, dessen Innenwand die Wand des Einlaßkanals 3 bildet und an dessen stirnseitiger Kante der Ventilsitz 24 angeordnet ist. Der Ring 26 liegt außen mit einem nicht näher bezeichneten Vorsprung an einem Absatz im Gehäuse 1 an, das eine Öffnung mit Innengewinde enthält, in die eine Hülse 27 eingeschraubt ist, die den Ring 26 gegen den Vorsprung des Gehäuses 1 drückt und deren Innenwand im Anschluß an den Ring 26 den Einlaßkanal 3 bildet. Die Hülse 27 ist an ihrem Ende mit einem nicht näher bezeichneten Gewinde versehen, das eine Verschraubung einer Zufuhrleitung für das Druckgas angeschlossen wird.

In Schließstellung des Ventils übt die Spiralfeder 22 noch eine bestimmte Anpreßkraft auf den Kolben 13 und dem mit diesem verbundenen Ventilkopf 7 aus. Diese Anpreßkraft wirkt auf den Ventilsitz 24. Ein Teil des Zylinders 15 wird vom Gehäuse 1 gebildet, das eine Bohrung 28 enthält, in die die Führung 11 ragt. Am Ende der Bohrung 28 ist die Gehäusewand zylindrisch mit einem Außengewinde ausgebildet, auf das ein Becher 29 aufgeschraubt ist, der den anderen Teil des Zylinders 15 bildet und die Stirnwand 19 mit einer Durchlaßöffnung aufweist, die von der Filterplatte 18 abgedeckt wird.

Der Kolben 13 ist mit einer Schraube 30 am stirnseitigen Ende der Kolbenstange 8 befestigt.

In der Führung 11 sind jeweils nahe an einem Ende Ringe aus Teflon als Teflonlager 31 für die Kolbenstange 8 vorgesehen. Diese Lager benötigen keine Wartung und haben sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Temperaturen gute Gleiteigenschaften.

Der Kolben 13 hat keine Kolbenringe und ist mit geringem Spalt längs der Wand der Zylinderkammer 16 verschiebbar. Der Verschiebeweg ist insbesondere nicht länger als die Bohrung 28, so daß eine genaue Abstimmung zwischen Kolben 13 und Innenwand des Zylinders 16 möglich ist. Da der Kolben nicht über den Rand der Bohrung 28 hinaus bewegt wird, sind bezüglich der Innenwand des Bechers 29 keine großen Genauigkeitsanforderungen vorhanden.

In die Aussparung 10 mündet ein weiterer Kanal 32 ein, der bei geschlossenem Ventil über den Hohlraum 2, der nur zum Teil vom Ventilkopf 7 ausgefüllt wird, mit dem Auslaßkanal 4 verbunden ist. Zwischen der Außenwand des Rings 26 und dem Gehäuse 1 befindet sich eine Dichtung 33. Eine weitere Dichtung 34 ist zwischen der Hülse 27 und dem Gehäuse 1 angeordnet.

Im Ring 26 verläuft ein Kanal 35 vom Einlaßkanal 3 zu einer ringförmigen Aussparung 36 im Gehäuse. Von der Aussparung 36 erstreckt sich ein weiterer Kanal 37 bis zu einer Öffnung 38 in der Wand des Gehäuses 1.

In der Schließstellung des Ventils, die in Fig. 1 dargestellt ist, verbleibt ein gewisser freier Raum 39 eines zweiten Zylinderkammerabschnitts zwischen dem Ring 14 und der Stirnwand der Zylinderkammer 16. In die Stirnwand dieses Zylinderkammerabschnitts mündet ein weiterer Kanal 40 ein, der bis zu einer Außenwand des Gehäuses 1 verläuft und in der Außenwand im Abstand neben der Öffnung 38 des Kanals 37 eine Öffnung 41 hat. Die Innenseite des topförmigen Kolbens 13 hat zu der Außenseite der Führung 11 einen gewissen Abstand. Dies bedeutet, daß nicht nur die Fläche des Rands 14 sondern auch die Fläche am Topfboden neben der Schraube 30 als Angriffsfläche für das Druckgas verfügbar sind.

Am Gehäuse 1 ist ein elektromagnetisches Vorsteuerventil 42 befestigt. Das Vorsteuerventil 42 enthält ein erstes Gehäuseteil 43 mit einem nach einer Seite offenen Hohlraum 44, der über zwei Kanäle 45, 46 mit den Öffnungen 38, 41 verbunden ist. An den Enden der Kanäle 45, 46 sind in nicht näher bezeichneten Ausnehmungen Ringdichtungen angeordnet, die ebenfalls nicht näher bezeichnet sind.

Im Hohlraum 44 befindet sich ein Einsatz 47 mit einem Ventilkopf 48, der mit einem Schaft 49 verbunden ist, der in einem Lager 50 axial verschiebbar gelagert ist. Am Ventilkopf 48 ist eine Scheibe 51 angelehnt, zwischen der und dem Lager 50 eine Spiralfeder 52 angeordnet ist, die eine Kraft auf den Ventilkopf 48 ausübt. Der Ventilkopf 48 hat eine kegelstumpfförmige Spitze und ist in einem Hohlraum 53 innerhalb des Einsatzes 47 axial verschiebbar. Der Hohlraum 53 steht über dem Kanal 45 und dem Kanal 37 mit dem Einlaßkanal 3 in Verbindung und führt daher den gleichen Gasdruck wie der Einlaßkanal 3. In einer Zwischenwand 54 des Einsatzes 47 befindet sich eine nicht näher bezeichnete Bohrung, an deren, dem Hohlraum 53 zugewandten Rand ein Ventilsitz für den Kegel des Ventilkopfs 48 ausgebildet ist. Unter der Kraft der Spiralfeder 52 wird der Ventilkopf 48 gegen den Ventilsitz gedrückt. Der Einsatz 47 und der Ventilkopf 48 bestehen aus Metall.

Von der Kegelstumpfspitze des Ventilkopfs 48 geht ein Stift 55 aus, der durch die Bohrung der Zwischenwand 54 und einen an die Zwischenwand 54 angrenzenden Hohlraum 56 sowie eine Bohrung einer weiteren Wand 57 des Hohlraums 56 hindurchragt.

Der Hohlraum 56 steht über den Kanal 46 und den Kanal 40 mit der Zylinderkammer 16 bzw. dem Raum 39 in Verbindung.

Auf der dem Hohlraum 56 abgewandten Seite der Wand 57 befindet sich ein weiterer Hohlraum 58, der über einen nicht näher bezeichneten Kanal im Einsatz 47 und im Gehäuseteil 43 mit der Außenseite des Gehäuseteils 43, d. h. mit der Atmosphäre, in Verbindung steht.

Das Gehäuseteil 43 ist nach einer Seite offen und weist an den Öffnungswänden ein Innengewinde auf, in das ein zweites Gehäuseteil 59 eingeschraubt ist. Das Gehäuseteil 59 enthält einen Elektromagneten 60 mit einem zylindrischen Hohlraum 61, in dem ein Lagereinsatz 62 angeordnet ist, der nur einen Teil des Hohlraums ausfüllt.

Im Lagereinsatz 62 ist ein Stift 63 axial verschiebbar gelagert, dessen eines Ende, das über den Elektromagneten 60 hinausragt, einen Ventilkopf 64 trägt, der kegelstumpfförmig ausgebildet ist und der Bohrung in der Wand 57 des Einsatzes 47 gegenübersteht. Der Rand der Bohrung bildet einen Ventilsitz für den Ventilkopf 64.

Im Hohlraum 61 ist weiterhin ein Anker 65 axial verschiebbar gelagert. Der Anker 65 weist an einem Ende eine Aussparung auf, in die das andere Ende des Stifts 63 eingreift und damit eine formschlüssige Verbindung zwischen Anker 65 und Stift 63 herstellt. Der Anker 65 befindet sich in Schließstellung des Ventilkopfs 48 in der in Fig. 1 dargestellten Position in einem gewissen Abstand vom Ende des Lagereinsatzes 62 und ist gegen die Mitte des Hohlraums 61 nach außen verschoben. Günstig ist es, die einander zugewandten Enden des Lagereinsatzes 62 und des Ankers 65 einander anzupassen, indem sie z. B. keglig bzw. kegelstumpfförmig ausgebildet sind. Beim Anziehen des Ankers 65 legen sich die beiden Flächen aneinander, wodurch ein breitflächiger Übergang für den magnetischen Kraftfluß erzeugt wird.

Auf der dem Lagereinsatz 62 abgewandten Seite des Ankers 65 ist eine nicht näher bezeichnete Aussparung in der Mitte der Stirnfläche vorgesehen.

Im zweiten Gehäuseteil 59 ist neben dem Anker 65 ein axiales Lager 66 angeordnet, in dem ein Stift 67 verschiebbar gelagert ist, der einen Bund 68 enthält, der sich in einer Endlage des Stifts 67 gegen einen Rand der Lagerbohrung legt und verhindert, daß der Stift 67 in Richtung der Außenseite des Gehäuseteils 59 das Lager 66 verlassen kann. Am Bund 68 stützt sich ein Ende einer Spiralfeder 69 ab, deren anderes Ende an einer Zwischenwand 70 anliegt, die eine nicht näher bezeichnete Bohrung aufweist, durch die der Stift 67 hindurchragt und in die Aussparung des Ankers 65 eingreift.

Am Gehäuse 1 ist ein Rohr 71 befestigt, dessen Mittellinie bzw. Mittelachse 72 parallel zur Mittelachse 5 verläuft. Im Rohr 71 ist eine Stange 73 axial verschiebbar gelagert, die an einem, über die Stange 73 hinausragenden Ende einen Knopf 74 trägt. Die Stange 73 enthält einen Bund 74, gegen den ein Ende einer Spiralfeder 75 angelehnt ist, deren anderes Ende sich am Rand der Stange 71 abstützt.

Das andere, über die Stange 71 hinausragende Ende der Stange 73 ist mit einer Gabel 76 verbunden, in der ein Ende eines Hebels beweglich gelagert ist. Der Hebel 77 umgibt einen Zapfen 78, der mit der Gabel 76 verbunden ist.

Ein Winkelstück 79 ist am Gehäuseteil 59 befestigt. Der Hebel 77 ist auf einer Achse 80 am Winkelstück 79 schwenkbar gelagert. Der freie Hebelarm des Hebels 77 liegt am Ende des Stifts 67 an. Dieses Ende des Stifts 67 ragt über das Lager 66 aus dem Gehäuseteil 59 heraus.

An den Auslaßkanal 4 ist ein nicht näher dargestellter pneumatischer Zylinder mit einem Kolben angeschlossen, durch den ein Arbeitsorgan auf einem Fahrzeug, insbesondere einem Schwerlastfahrzeug mit Arbeitsorganen, angetrieben wird.

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Position des Kolbens 13 befindet sich der Ventilkopf 7 in Schließstellung, wodurch die Zylinderkammer des Arbeitsorgans über den Auslaßkanal 4 und den Hohlraum 2 sowie die Aussparung 10 mit dem Kanal 32 verbunden ist, der in die Atmosphäre mündet.

Soll das Arbeitsorgan betätigt werden, wird ein Betätigungssignal an die Spule des Elektromagneten 60 angelegt, wodurch der Anker 65 weiter in den Hohlraum 61 gezogen wird. Dabei verschiebt sich der Stift 63, wodurch der Ventilkopf 64 gegen den Ventilsitz in der Wand 57 und der Ventilkopf 48 in Öffnungsstellung bewegt werden. Beim Öffnen des Ventils an der Wand 54 gelangt Druckgas, z. B. Druckluft, vom Hohlraum 53 über die Öffnung in der Wand 54 in den Hohlraum 56 und von dort über die Kanäle 46, 40 zum Raum 39 des zweiten Zylinderkammerabschnitts, wodurch der Kolben 13 mit Druckgas beaufschlagt wird. Da das Magnetventil 42 eine kurze Ansprechzeit hat, die in der Größenordnung von mehreren Millisekunden liegt, steht das Druckgas in sehr kurzer Zeit im Zylinder 15 zur Verfügung.

Der Druck des Druckgases muß so hoch sein, daß die von der Spiralfeder 21 auf den Kolben ausgeübte Gegenkraft überwunden wird. Ist der Druck geringer als die Gegenkraft, dann bleibt der Kolben 13 in seiner in Fig. 1 und 2 dargestellten Endlage, d. h. der Ventilkopf 7 öffnet nicht das Ventil.

Damit gewährleistet das 3/2-Wegeventil gem. Fig. 1 und 2, daß der Kolben der vom 3/2-Wegeventil gesteuerten Arbeitsmaschine nur Druck erhält, wenn der Druck für die Ausübung eines Arbeitsspiels hinreichend groß ist.

Übersteigt der Druck auf dem Kolben 13 die von der Spiralfeder 21 erzeugte Gegenkraft, dann bewegt der Kolben 13 die Kolbenstange 8, wodurch der Ventilkopf 7 vom Ventilsitz abhebt und die Ventilöffnung freigibt. Es ist eine sehr rasche Bewegung des Kolbens möglich, da die Zylinderkammer 16 zur Atmosphäre hin offen ist, so daß die Luft in der Zylinderkammer 16 entweichen kann und nicht die Kolbenbewegung dämpft.

Der Ventilkopf 7 wird von der Kolbenstange 8 bis zum Anschlag an den Rand der Aussparung 10 gezogen, was die Bewegung stoppt. Damit wird zugleich die Verbindung zwischen dem Auslaßkanal 4 und dem Kanal 32 unterbrochen. Das Druckgas strömt vom Einlaßkanal 3 über das geöffnete Ventil zum Auslaßkanal 4 und von dort zum Zylinder mit dem Arbeitskolben, der einen Arbeitshub ausführt.

Wird das Betätigungssignal für das Vorsteuerventil 42 abgeschaltet, dann drückt die Spiralfeder 52 den Ventilkopf 48 in Schließstellung, den Ventilkopf 64 in Öffnungsstellung und den Anker 65 ein Stück aus dem Hohlraum 61 heraus. Hierdurch wird der Hohlraum 53 geschlossen und der Hohlraum 56 an Atmosphärendruck gelegt. Dies bedeutet, daß sich das Druckgas im zweiten Zylinderkammerabschnitt der Zylinderkammer 16 entspannt, wodurch die Spiralfeder 21 den Kolben in eine Endlage bewegt, in der die Kolbenstange 8 den Ventilkopf 7 gegen den Ventilsitz am Ring 26 drückt. Dabei wird der Einlaßkanal 3 gegen den Auslaßkanal 4 abgedichtet, der mit dem Kanal 32 verbunden wird. Das Schließen des 3/2- Wegeventils geschieht wegen der großen Federkraft ebenfalls sehr schnell.

Falls eine Betätigung des 3/2-Wegeventils bei Ausfall des Ansteuersignals notwendig ist, wird die Stange 73 von Hand entgegen der Kraft der Feder 75 bewegt. Die Stange kippt über die Gabel 76 den Hebel 77 um die Achse 80, wodurch das freie Ende des Hebels 77 den Stift 67 in das Gehäuseteil 59 verschiebt. Der Stift 67 verschiebt den Anker 65 und den Stift 63, wodurch der Ventilkopf 64 in Schließstellung und der Ventilkopf 48 in Öffnungsstellung bewegt werden.

Hierdurch läuft der oben bereits beschriebene Vorgang ab. Beim Loslassen des Knopfs 74 der Stange 73 drückt die Spiralfeder 69 den Stift 67 nach außen, bis der Bund 68 an seinem Anschlag anliegt. Die Spiralfeder 75 bewegt die Stange 73 wieder in die in Fig. 2 gezeigte Endlage, wodurch der Hebel 77 den Stift 67 freigibt. Damit kann die Spiralfeder 52 den Ventilkopf 48 in Schließstellung und den Ventilkopf 64 in Öffnungsstellung verschieben, wodurch die Zylinderkammer 16 auf der Seite des Raums 39 am Atmosphärendruck gelegt wird, wodurch die Spiralfeder 21 das 3/2-Wegeventil wieder schließt.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ventil begrenzt im übrigen auch den Druck im Einlaßkanal, wenn der Druck eine gewisse Grenze überschreitet. Auf der Scheibe 24a lastet der im Einlaßkanal 3 ruhende Druck, dem die von der Spiralfeder 21 ausgeübte Anpreßkraft entgegenwirkt.

Überschreitet die vom Druck auf die Fläche der Scheibe 24a ausgeübte Kraft die Federkraft, dann öffnet sich das Ventil geringfügig, wodurch eine Verbindung zwischen dem Einlaßkanal 3 und dem weiteren Kanal 32 über den Hohlraum und die Aussparung 10 hergestellt wird. Damit wird der Druck im Einlaßkanal 3 auf ein Maß abgebaut, das von der Federkraft und der Fläche der Scheibe 24a abhängt, d. h. über diese beiden Parameter läßt sich der Wert vorgeben, auf den das erfindungsgemäß 3/2 Wegeventil den Druck begrenzt.

Claims (7)

1. 3/2-Wegeventil für Druckgas mit einem Kolben, der unter Federvorspannung in einem Zylinder angeordnet ist, der einen nach der Außenseite eines Gehäuses offenen ersten Zylinderkammerabschnitt und einen zweiten Zylinderkammerabschnitt aufweist, der mit einem am Gehäuse des Ventils angeordneten als 3/2- Wegeventil ausgebildeten Vorsteuerventil verbunden ist, das einen Eingangskanal aufweist, der an einen Einlaßkanal am 3/2-Wegeventil für das Druckgas angeschlossen ist und bei Betätigung mit einem Steuersignal den Einlaßkanal des 3/2-Wegeventils mit dem zweiten Zylinderkammerabschnitt verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß ein axial in einem Hohlraum (2) verschiebbarer Ventilkopf (7) mit einem am Rand des Einlaßkanals (3) angeordneten Ventilsitz (24) zusammenwirkt und über eine Kolbenstange (8) mit dem Kolben (13) verbunden ist, dessen Federvorspannung in Schließrichtung des aus Ventilkopf (7) und Ventilsitz (24) bestehenden Ventils wirkt, daß der Einlaßkanal (3) und ein Auslaßkanal (4) in den Hohlraum (2) einmünden, daß ein weiterer Kanal (32) von einer vom Hohlraum (2) ausgehenden Aussparung (10) im Gehäuse (1), durch die die Kolbenstange (8) verläuft, bis zur Gehäuseaußenseite verläuft, und daß der Rand der Aussparung (10) am Hohlraum (2) Anschlag für den Ventilkopf (7) ist.

2. 3/2-Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (8) sich durch eine rohrförmig in den Zylinder (15) hinausragende Führung (11) erstreckt und an ihrem zylinderseitigen Ende (12) mit dem Kolben (13) verbunden ist, der topfförmig mit einem von seinem offenen Ende radial nach außen ragenden Rand (14) ausgebildet ist, gegen den ein Ende (22) einer Spiralfeder (21) angelehnt ist, deren anderes Ende (22) unter Vorspannung gegen den Boden des Zylinders (15) angedrückt ist.

3. 3/2-Wegeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (8) in Lagern (31) aus Teflon axial verschiebbar angeordnet ist.

4. 3/2-Wegeventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (13) mit geringem Spalt gegenüber der Innenwand des Zylinders (15) ohne Kolbenringe geführt ist.

5. 3/2-Wegeventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (3) und der Auslaßkanal (4) längs Mittelachsen (5, 6) verlaufen, die sich unter einem rechten Winkel schneiden.

6. 3/2-Wegeventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil (42) einen axial verschiebbar gelagerten ersten metallischen Ventilkopf (48) enthält, der von einer Federvorspannung gegen einen metallischen Ventilsitz andrückbar ist, der zwischen einem mit dem Einlaßkanal (3) verbundenen ersten Hohlraum (53) und einem mit dem ersten Zylinderkammerabschnitt verbundenen zweiten Hohlraum (56) angeordnet ist, und daß ein vom Ventilkopf (48) in axialer Richtung ausgehender Stift (55) einem weiteren Ventilkopf (64) gegenübersteht, mit dem mittels des Ankers (65) des Vorsteuerventils (42) ein Ventil zwischen einem weiteren Hohlraum (58) und einem zur Atmosphäre hin offenen Kanal verschließbar und das Ventil zwischen dem ersten und zweiten Hohlraum (53, 58) freigebbar ist.

7. 3/2-Wegeventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (65) über einen Strom in der Spule (60) des Vorsteuerventils (42) oder über einen Hebel (77), der mit einer von Hand betätigbaren Stange (73) verbunden ist, in eine das Ventil zwischen dem ersten und zweiten Hohlraum (53, 58) öffnende und das Ventil zwischen dem zweiten Hohlraum (56) und der Atmosphäre schließende Position versetzbar und unter Federvorspannung zusammen mit den Ventilköpfen (48, 64) der Ventile zurücksetzbar ist.