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Mehrwegesteuerventil Die Erfindung bezieht sich auf Mehrwegeventile
für die Steuerung von Preßluft oder anderen Druckmitteln zur Betätigung von Arbeitsvorrichtungen
verschiedenster Art. Bei Mehrwegeventilen sind gleichzeitig oder unmittelbar nacheinander
mehrere Einzelventile zu öffnen bzw. zu schließen, um die für den Arbeitszweck benötigten
verschiedenen Verbindungen herzustellen.' Bei einem Dmeiwegeventil sind mindestens
zwei, bei einem Vierwegeventil vier Ventile nötig. Infolgedessen ist für die Betätigung
eines solchen Mehrwegeventils eine größere Kraft notwendig als für ein :einfaches
Ventil mit gleichem D!urchlaß.
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Es ist bekannt, den Kraftaufwand für die Betätigung von Absperrorganen
und Steuerungen dadurch zu verringern, daß das Druckmittel selbst zur Kraftlieferung
ausgenutzt wird. Von dieser Möglichkeit wird insbesondere bei Absperrorganen für
große Querschnitte Gebrauch gemacht, wo eine unmittelbare Betätigung durch die menschliche
Kraft wegen der zu großen Giegenkräfte unmöglich wäre. Bei selbsttätigen Steuerungsanlagen,
z. B. bei den hydraulischen Antrieben von Werkzeugmaschinen und ähnlichen Einrichtungen
für verwickeltere Bewegungen, macht man ebenfalls von dieser Möglichkeit Gebrauch.
Hierbei handelt es sich weniger um die Entlastung von Bedienungspersonal Aals darum;
notwendige Schaltbewegungen durch möglichst kurze und schwache Steuerbewegungen
einzuleiten. Die zuerst erwähnten Absperrorgane können nicht
unter
die Steuerungen im engeren Sinne gerechnet werden. Brei den mit Flüssigdruck arbeitenden
Steuerungsanlagen von Werkzeugmaschinen z. B. wird die ierforderliche Kraft schon
dadurch erheblich verringert, daß die Schieber selbst als entlastete Kolbienzylinder
ausgebildet werden,, die selbst bei grollen Durchlaßquerschnitten nur sehr geringe
Ver.stellkräftie benötigen.
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Derartige Steuerorgane sind jedoch für Preßluft unbrauchbar, weil
sie viel zu viele Dichtungsstellen aufweisen und ientweder zuviel Luftverluste ergeben
oder, wenn man seeentsprechend sorgfältiger ab-
dichtet, viel zu große Reibungswiderstände
enthalten. Betrüebsbrauchbare Steuereinrichtungen für Preßluft müssen stets so gestaltet
sein; dä,ß sie nur eine Mindestzahl von Dichtungen, und zwar solche einfachster
Form, aufweisen. Eine zuverlässige Abdichtung von Preßluft ist überhaupt nur auf
zwei Wegen möglich, !entweder durch selbstdichtende Lippenmanschetten oder durch
Flachschieber, die durch die Pneßluft selbst gegen ihren Sitz gedrückt werden: Kolbiensehleber
mit dem Vorteil der Entlastung versagen, weil @es nicht möglich, ist; mit Lippenmanschetten
über die Steuerschlitze oder Öffnungen himwvegzeufahnen. Bei jeder brauchbaren Preßluftsteuerung
hat daher die Betätigungskraft entweder den Luftdruck selbst zu überwinden (Ventilsteuerung)
.oder die Reibung; .die der auf dem Steuermittel (Schieber) oder dem Dichtungsmittel
(Lippenmanschette) ruhende Preßluftdrück erzeugt. Jede der bekannten obern angedeuteten:
Ausführungsformen von selbsttätigen Steuerungen mitVorstewerung würde biei Anwendung
der für Preßluft notwendigen Dichtungsmittel, zu verwickelt und zu schwergängig
werden. Die vorliegende Erfindung gibt demgegenüber eine Ausführung an, die sich
durch eine kleinstmögliche Zahl einfachster Dichtungsstellen iauszeichnet. Darüber
hinaus ist die gegenseitige Lage von Steuerzylindern und Vorsteuerung sio, daß auch
die Verbindungsleitungen -ohne zusätzliche Dichtungsstellen durch einfaches Bohren
hergestellt werden können.
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Die Erfindung geht von dem ebenfalls bereits bekannten Grundgedanken:
paus, zwei Kolben von verschiedenem Durchmesser gegeneinander auf die Hauptsteuerung
wirken zu lassen, von denen oder kleinere ständig unter Preßluftdruck steht, während
der größere durch die Vorsteuerung ennäl unter Druck :gesietzt Lund ,das, @andene
Mal mit der Außenluft verbunden werden kann. Hierdurch wird als. Vorstcuerung nur
sein Dreiwegehahn benötigt, der sich einfacher gestalten läßt als der bei. anderen
Ausführungen notwendige Vierwegehahn. Die das Wesen der Erfindung ausmachende Einsparung
von Dichtungsstellen wird dadurch :erreicht, daß die beiden gegeneinander wirkenden.
Kolben nicht hintereinander, sondern nebeneinander parallellaufend in einem gemeinsamen
Zylindergehäusie untergebracht sind. Die Vorsteuerung liegt zwischen ihnen und ist
durch einfache Bohrungen mit beiden Zylinderkammern verbunden. Die mechanische Verbindung
der beeiden Kolben geschieht durch einen zweiarmigen Hebiel außerhalb des Druckraumes.
Hierdurch isst für jeden Kolben bzw. Druckzylinder nur eine einzige Dichtung (Lippenmäanschette)
erforderlich. Die Vorsbeuerung wird Tals Kugelventil ausgeführt und besteht lediglich
aus einer zylindrischen Kammer mit Austrittsöffnungen an beiden Stirnseiten und
,am Mantel. Als Ventilsitze dienen die Stirnselben, als Ventilkörper eine in der
Kammer frei bewegliche Kugel. Die Bewegung der Kurgel. erfolgt in der leinen Richtung
durch eine von außen hereingeführte Druckstange, in der andern. Richtung -durch
den Preßluftdruck selbst.
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Die Zeichnung stellt einen Querschnitt durch einen Mehrwegeh ahn gemäß
der Erfindung dar. Hierin ist i das eigentliche Steuerventil von bekanntet Bauart,
das bei. 2 eine beliebige Anschlußöffnung, bei za Beine Einlaßöffhung besitzt. Durch
mehrere Ventile, deren Stößel 3a, 3b hoben aus dem Ventilgehäuse herausragen, werden
die Kanäle ini Inneren des Gehäuses. in verschiedener Weise miteinander verbunden.
Die Anordnung und Verteilung der Kanäle ist so getroffen, ,daß die gewünschten Verbindungen
der Beinen Schaltstellung durch Niederdrücken der rechten Ventilgruppe 3a und die
Verbindungender anderen Schaltstellungen durchNiederdrücken der linken Ventilgruppe
3b mittels des zweiarmigen Hebels q. hergestellt werden. Die Rückbiewvegung der
Ventile erfolgt durch nicht gezeichnete eingebaute Federn. Ventile solcher Art sind
in verschiedenen Ausführungen zur Betätigung von Hand oder mittels. Fußtritt seit
langem bekannt. Mit dem Ventilgehäuse fest verbunden ist ein zweites G:eh;äusie
5, in dem der Hebel q. gelagert ist. Dxesesi Gehäuse enthält zwei zylindrische Bohrungen,
in denen mit Dichtungen versehene Kolben 6 und 7 geführt sind. Diese drücken von
oben auf idie beiden Arme des Hebels q.. Drie Kolben haben verschiedene Durchmesser,
greifen jedoch mit gleichen Hebelarmen am Hebel an. Stehen beeide Kolben auf ihrer
Rückweibe unter gleichem Druck, so wird der größere Kolben 7 den kleineren Kolben
6 überwinden und den Hebel q. entgegen dien Uhrzeigersinn herumdrücken, also die
linke Ventilgruppe 3b betätigen. Wird das Druckmittel über dem Kolben 7 abgelassen,
so wird der Kolben 6 die entgegengesetzte Bewegung bewirken und den Hahu in die
gezeichnete Stellung bringen, wobei die Ventilgruppe 3a niedergedrückt ist.
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Von der Einlaßöffnung 2a des Ventilgehäuses ist eine kleine Hilfsbiohrung
15 abgeleitet, die über eine Bohrung des Gehäuses 5 zu dem Raum über dem
Kolben 6 führt. Infolgedessen steht der Kolben 6 stets bunter Druck, solange das
Ventil überhaupt an die Druckleitung angeschlossen: ist. Eine weitere Hilfsbeohrung
16 führt das Druckmittel in den unteren Raum des Vorsteuerventils B. Dieses besteht
aus einer zylindrischen Bohrung im Gehäuse 5, de ;an ihren Enden durch j e einen
Ventilsitz 9 aus weichem Stoff abgeschlossen ist. Zwischen beeiden liegt eine Kugel
io. Dirückt man Idee Kugel auf den unteren Ventilsitz, so sperrt sie edle Ventilkammer
gegen das Druckmittel ab. Der,obere Ventilsitz ist dann frei, und die Ventilkammer
ist durch die darüberliegende Bohrung mit dem Auslaß
bzw. mit :einer
Rücklaufleitung für das Druckmittel verbunden. Von der Ventilkammer selbst führt
leine seitliche Verbindung i i zu dem Zylinderraum über den Kolben 7. Durch die
obere Bohrung ragt ein Stift i a in die Ventilkammer, -der gewöhnlich unter dem
Druckeiner Feder 13 steht und die Kugeln auf den unterem Ventilsitz drückt. Infolgedessen
ist der Raum über dem Kolben 7 durch -die Verbindung i i und übler den oberen Ventilsitz
mit dem Auslaß bzw. Rücklauf verbunden, also drucklos. Der Raum über dem Kolben
6 steht, wie beschrieben, ständig unter Druck, so daß das Ventil die gezeichnete
Stellung einnimmt. Wird der Stift i z durch einen geeigneten Antrieb, beispielsweise
durch den gezeichneten Elektromagneten 1q. zurückgezogen, die Kugel io also freigegeben,
so hebt das Druckmittel diese an, preßt sie gegen den oberen Ventilsitz, sperrt
damit den Ventilraum nach außen gab -und strömt über die Verbindung i i in den Zylinderraum
übler den Kolben 7, der :dann infolge seiner größeren Kraft den Kolben 6 überwindet
und das Mehrwegeventil in die entgegengesetzte Stellung umschaltet. An der Stange
i a kann natürlich auch .an Stellte des Magneten irgendein anderes Betätigungselement
angreifen. Die an dieser Stelle benötigte Kraft wie auch der Hub könnten sehr klein
gehalten werden, da zum Füllen bzw. Entleeren des Zylinderraumes 7 sehr kleine Durchlaßquerschnitte
ausreichen. Die bisher beschriebene Ausführung eignet sich nur für solche Steuerventile,
die nur zwei Schaltstellungen besitzen. Müssen mehr Schaltstellungen nach Belieben
gesteuert werden, s,o sind mehr als ein Vorsteuerventil und entsprechend mehr Hilfskolben
anzuwenden.