DE1600424C - Ansprechverzogertes membrangesteuer tes logisches Dreiwegeventil fur Stro mungsmittel - Google Patents

Description

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Erregerdruck allein zu einer Umschaltung des Ventil- bunden. Die Speiseleitung 13 gehört einem in der hebeis beiträgt, sondern diese Umschaltung durch Figur nicht weiter dargestellten Speisemittelkreis an, eine erheblich größere Kraft und damit erheblich in dem ein Druck (Speisedruck) P₂^P₁ herrscht. Die rascher bewirkt wird. Der Zeitraum, in dem sich das Nutzleitung c ist über eine Leitung 16 mit dem Nutz-Dreiwegeventil in keiner seiner beiden diskreten 5 kreis verbunden. Die Auslaßleitung e steht mit der Stellungen befindet, ist damit erheblich verkürzt. Man freien Atmosphäre in Verbindung,
erhält damit ein praktisch binär arbeitendes Element. Das Dreiwegeventil arbeitet wie folgt:
Überdies ist dadurch dafür gesorgt, daß die der kon- Sobald in der Erregerkammer 6 ein Druck aufstruktiven Auslegung entsprechende gewünschte Ver- gebaut ist, dessen Kraftwirkung die Kraft der Feder 9 zögerung genau und gut reproduzierbar eingehalten io übersteigt, beginnt der Ventilhebel 5 in seine andere wird. diskrete Lage zu kippen. Er gibt dabei zunächst die

Gemäß einer Weiterbildung kann die Verbinungs- Öffnung der Speiseleitung d frei, so daß diese einerleitung an die Speiseleitung angeschlossen und die seits mit der Nutzleitung c und andererseits mit der Auslaßleitung entlüftet sein. Auf diese Weise ist der Auslaßleitung e verbunden ist. Durch die auf diese konstruktive Mehraufwand minimal. Durch die bei 15 Weise bewirkte Druckabnahme in den Verbindungs-Einleitung der Ventilbetätigung kurzfristig erfolgende leitungen 14 und 15 kommt es zu einem plötzlichen Entlüftung der Kammer auf der einen Seite der Druckabbau in der Teilkammer 7, und zwar einer-Membran wird überdies, wenn das Ventil schließlich seits wegen dem Ausströmen von Druckmittel durch anspricht, das Umschalten besonders rasch vorge- die Auslaßleitung e und andererseits wegen der Förnommen. 20 derung von Druckmittel in die Nutzleitung c. Der

Die an der Nutzleitung angeschlossene Verbin- Druckabbau in der Teilkammer? tritt auch dann

dungsleitung, an welcher der verzögerte Impuls an- ein, wenn die Auslaßleitung e an Stelle mit der freien

steht, kann mit einer weiteren Leitung zur Erreger- Atmosphäre mit einem Speicher verbunden ist, in

kammer eines membrangesteuertes Dreiwegeventil- dem der Druck kleiner als P₂ ist. Auf Grund des

Umschalters führen. Auch kann der Erregerdruck 35 Druckabbaues in der Teilkammer? ändern sich die

durch einen nach der Quelle liegenden Dreiwege- Druckverhältnisse an der Membran 8 im Sinne einer

ventil-Umschalter einschaltbar sein. sehr raschen Betätigung des Ventilhebels 5, der

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der schließlich am Ende seiner Kippbewegung die AusErfindung veranschaulicht, und zwar stellen die laßleitunge verschließt und damit das Ausströmen F i g. 1 bis 4 vier Ausführungsformen der Erfindung 3° von Strömungsmittel beendet. Der Druck in der dar. Nutzleitung c erreicht in sehr kurzer Zeit 80% des

Gemäß F i g. 1 hat ein ansprechverzögertes mem- Speisedrucks P₂. Ein eindeutiges Arbeiten des Dreibrangesteuertes logisches Dreiwegeventil 1 für Wegeventils ist damit sichergestellt.
Strömungsmittel eine erste Kammer 2 und eine zweite Die Feder 9 kann auch fortgelassen werden. Eine Kammer 3. Die erste Kammer 2 ist das eigentliche 35 Kippbewegung des Ventilhebels 5 wird dadurch noch Dreiwegeventil, während es sich bei der zweiten weiter beschleunigt, und der Druck in der Nutzlei-Kammer 3 um das Betätigungsglied des Dreiwege- tungc erreicht nahezu augenblicklich den Speiseventils handelt. Die beiden Kammern sind vonein- druck P₂.

ander durch eine dichte Wand4 getrennt, an der In Fig.2 ist ein geringfügig abgewandeltes Dreiein Ventilhebel 5 schwenkbar gelagert ist. 40 wegeventil Γ dargestellt, das sich von dem gemäß

Die zweite Kammer 3 ist selbst wieder in zwei F i g. 1 dadurch unterscheidet, daß die Feder 9 in Teilkammern unterteilt, nämlich in eine Erreger- der Erregerkammer 6 angeordnet ist, so daß sie auf kammer 6 und eine Teilkammer 7, die durch eine die Membran 8 einen Druck ausübt, der hinsichtlich verformbare Membrane voneinander getrennt sind. seiner Wirkung zum Erregerdruck hinzutritt. Der Eine in der Teilkammer 7 untergebrachte Feder 9 45 Erregerdruck wird nunmehr über die Steuerleitung b hält den Ventilhebel 5 in seiner in F i g. 1 dargestell- zugeführt. Die Speiseleitung 13 ist mit der Steuerten Ruhestellung. leitung α verbunden. Die an die erste Kammer 2 des

An die Erregerkammer 6 ist eine Steuerleitung α Dreiwegeventils Γ angeschlossene Speiseleitung bzw. und an die Teilkammer? eine Steuerleitungb ange- die Auslaßleitung haben ihre Rollen vertauscht. Im schlossen. Ebenso münden in der das Dreiwegeventil 50 übrigen entspricht die Funktion, wie leicht erkennbar, bildenden ersten Kammer 2 eine Nutzleitung c, eine derjenigen der Ausführungsform nach Fig. 1.
Speiseleitung d und eine Auslaßleitung e, die hier ins F i g. 3 veranschaulicht eine weitere Ausführungs-Freie mündet. Die Speiseleitung d und die Auslaß- form mit einem Dreiwegeventil 1 α und einem Dreileitung e werden vom Ventilhebel 5 je nach seiner wegeventil-Umschalter Ib. Die Erregung erfolgt Stellung verschlossen. Bei der in F i g. 1 veranschau- 55 wieder über die Leitung 10, die hier an die Steuerlichten Ruhestellung des Ventilhebels verschließt er leitung α des Dreiwegeventils 1 α angeschlossen ist. die Mündung der Speiseleitung d in die erste Kam- Die Speiseleitung 13 ist an das Dreiwegeventil 1 α und mer 2, so daß diese und damit die Nutzleitung c über den Dreiwegeventil-Umschalter 1 & an die Auslaßdie Auslaßleitung e entlüftet wird. leitung e angeschlossen. Am Dreiwegeventil 1 α ist bei

Der Steuerleitung α der Erregerkammer 6 wird 60 der Nutzleitung c eine Leitung 17 angeschlossen, die über eine Leitung 10 ein unter einem Druck (Erreger- mit der Steuerleitung α des Dreiwegeventil-Umschaldruck) P₁ stehendes Strömungsmittel von einer in der ters 1 b verbunden ist. Eine Verbindungsleitung 18 Figur nicht veranschaulichten Druckmittelquelle her stellt eine Strömungsmittelverbindung der Leitung 17 über eine einstellbare Strömungsmitteldrossel 11 und mit der Teilkammer 7 des Dreiwegeventils 1 a her. eine Strömungsmittelkapazität 12 zugeführt. Die 65 Die die Verbindung mit dem Nutzkreis herstellende Steuerleitung b der Teilkammer 7 ist mit einer Speise- Leitung 16 ist an die Nutzleitung c des Dreiwegeleitung 13 und die Speiseleitung d über Verbindungs- ventil-Umschalters 1 b angeschlossen. An das Dreileitungen 14 und 15 mit der Speiseleitung 13 ver- wegeventil 1 α ist bei der Speiseleitung d eine Druck-

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mittelquelle angeschlossen, deren Druck kleiner ist mit dem Außenraum verbunden. In F i g. 4 ist wieder als der Speisedruck P₂. Gegebenenfalls kann das die Ruhelage des Dreiwegeventils 1 α und des Drei-Dreiwegeventil 1 α mit der Speiseleitung d auch ins wegeventil-Umschalters 1 b dargestellt. Ist die Leitung Freie münden. Auch der Dreiwegeventil-Umschalter 20 drucklos, so liegt der Ventilhebel 5 des Dreiwege-1 b mündet mit seiner Speiseleitung d ins Freie. 5 ventil-Umschalters 16 in der in der Figur veran-

Das Dreiwegeventil 1 α und der Dreiwegeventil- schaulichten Lage. Demnach wird der Erreger-Umschalter 1 b sind in F i g. 3 in dem Zustand dar- kammer 6 des Dreiwegeventils 1 α aus der Nutzleigestellt, in dem sie sich befinden, wenn kein Speise- tung c des Dreiwegeventil-Umschalters 1 b Erregerbzw. Erregerdruck auf sie einwirkt. Legt man den druck F₁ zugeführt und damit der Ventilhebel 5 des Speisedruck P₂ über die Speiseleitung 13 an, so bleibt io Dreiwegeventils 1 α so verschwenkt, daß dadurch die das Dreiwegeventil 1 α weiter in der veranschaulichten Speiseleitung 13 verschlossen wird. Baut sich nun in Lage, während der Dreiwegeventil-Umschalter 1 b der Leitung 20 ein Druck auf, so wird der Ventilden Speisedruck P₂ über die Leitung 17 in seine Er- hebel 5 des Dreiwegeventil-Umschalters 1 & gekippt regerkammer6 eingespeist erhält und deshalb den und damit die Versorgung des Dreiwegeventils 1 a Ventilhebel 5 in eine Stellung kippt, in der dieser 15 mit Erregerdruck unterbrochen. Dessen Ventildie Einmündung der Speiseleitung 13 in den Drei- hebel 5 kippt dabei in die in F i g. 4 veranschaulichte wegeventil-Umschalter 1 b verschließt. Wird nun der Stellung zurück. Die Speiseleitung 13 ist damit mit Erregerkammer 6 des Dreiwegeventils 1 α über Lei- der Leitung 16 zum Nutzkreis verbunden. Sobald der tung 10 Erregerdruck P₁ zugeführt und übersteigt Ventilhebel 5 des Dreiwegeventils 1 α diese Kippbedieser schließlich die Kraft der Feder 9, so kippt der 20 wegung beginnt, tritt in der Teilkammer 7 ein Druck Ventilhebel5 des Dreiwegeventils la in eine Lage, auf, da diese über die Verbindungsleitung 19 in Verin der er die Einmündung der Speiseleitung 13 in das bindung mit der Speiseleitung 13 und damit mit dem Dreiwegeventil 1 α verschließt. Dadurch wird der Speisedruck P₂ ist. Das führt zu einem raschen Kipp-Druck in der Erregerkammer 6 des Dreiwegeventil- Vorgang des Ventilhebels 5 durch Unterstützung des Umschalters 1 b abgebaut, dessen Ventilhebel 5 kippt 25 Entlüftungsvorganges seiner Erregerkammer. Auch in die in F i g. 3 veranschaulichte Lage zurück, und hier steht also nach Durchführung der Umsteuerung die Leitung 16 versorgt den Nutzkreis von der Speise- dem Nutzkreis ein Druck zur Verfügung,
leitung 13 her mit Strömungsmittel. Durch die Be- Bei der Herstellung der beschriebenen Dreiwegenutzung des Dreiwegeventil-Umschalters wird insbe- ventile lassen sich solche bekannter Bauart verwensondere erreicht, daß am Ende der Verzögerung der 30 den. Auch können bereits in Benutzung befindliche zu ihrem Beginn vorhandene Druck neuerlich in der Dreiwegeventile bekannter Bauart der obigen BeLeitung 16 zur Verfügung steht. Schreibung entsprechend umgerüstet werden. Die für

In F i g. 4 ist ebenfalls eine Ausführungsform mit den Erregerdruck und den Speisedruck verwendeeinem Dreiwegeventil 1 α und einem Dreiwegeventil- ten Druckwerte sind beliebig, solange nur der Speise-Umschalter 1 b dargestellt. Hier ist die Steuerlei- 35 druck P₂ kleiner als der Erregerdruck P₁ ist. Der tung b des Dreiwegeventils 1 α über eine Verbin- Unterschied zwischen beiden ist dabei so groß zu bindungsleitung 19 mit der Leitung 16 verbunden, halten, daß die Druckdifferenz die auf die Membran 8 über die der Nutzkreis an die Nutzleitung c des Drei- einwirkende Kraft der Feder 9 zu überwinden in der Wegeventils 1 α angeschlossen ist. Die Speiseleitung Lage ist. Praktische Werte für den Druck betragen 13 mündet wieder bei der Auslaßleitung e am Drei- 40 beispielsweise P₁ = 1,4 Bar, P₂ = 0,8 Bar. Mit derwegeventil 1 a. Die Leitung 10 zum Zuführen des artig aufgebauten logischen Dreiwegeventilen lassen Erregerdrucks mündet bei der Auslaßleitung β am sich elektrische Steuerungen ersetzen. Das gilt ins-Dreiwegeventil-Umschalter 1 b. Je nach der Stellung besondere dort, wo bereits ein Strömungsmittel zur des Ventilhebels 5 im Dreiwegeventil-Umschalter 1 b Verfügung steht, das zu Steuerungszwecken herangewird der Erregerdruck über die Strömungsmittel- 45 zogen werden kann, oder dort, wo das Dreiwegeventil drosseln und die Strömungsmittelkapazität 12 der in explosiver oder doch entzündlicher Atmosphäre Steuerleitung α und damit der Erregerkammer 6 des arbeiten muß, wie in der chemischen Industrie, der Dreiwegeventils 1 α zugeführt. Der Erregerkammer 6 Erdölindustrie, der Pyrotechnik usw. Überdies bleides Dreiwegeventil-Umschalters 1 δ wird Erreger- ben die Kenngrößen und damit das Verhalten der druck über eine Leitung 20 zugeführt. Über ihre 50 Dreiwegeventile über beliebig lange Zeiträume kon-Speiseleitungen d sind beide Dreiwegeventile wieder stant. Wartungsarbeiten sind nicht erforderlich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 . 2 Patentansprüche: Steuerleitungen zugeführten Steuersignalen durch ihre Auswölbung den Ventilhebel verstellt, wobei die

1. Ansprechverzögertes membrangesteuertes in die Erregerkammer mündende Steuerleitung über logisches Dreiwegeventil für Strömungsmittel mit .' eine Strömungsmitteldrossel und eine Strömungseiner ersten Kammer, in welcher von drei ein- 5 mittelkapazität mit einer Erregerquelle, deren Druck mündenden Leitungen (Speiseleitung, Nutzlei- höher als der der Speiseleitung zugeführte Druck tung, Auslaßleitung) die Speiseleitung und die (Speisedruck) ist, verbunden ist.

Auslaßleitung abwechselnd von einem Ventil- Es ist schon bekannt (»Regelungstechnik«, 1962, hebel abdeckbar sind, und einer sich daran an- S. 410 bis 412; »Maschinenwelt-Elektrotechnik«, schließenden zweiten Kammer, in welcher eine io 1966, S.44 bis 46), daß durch Zusammenschaltung mit dem Ventilhebel verbundene, die Kammer _: der einzelnen Ein- und Ausgänge derartiger Ventile unterteilende Membran auf ihrer der ersten Teil- verschiedene logische Funktionen erzielt werden kammer zugewandten Seite durch eine Feder können, wobei auch Verzögerungswirkungen vervorgespannt ist und mit ihrer anderen Seite eine wirklicht werden. Die Ansprechverzögerung besteht zweite Teilkammer (Erregerkammer) abschließt 15 darin, daß zwischen den Zeitpunkt des Einlaufens und entsprechend dem Differenzdruck zwischen der Steuergröße und den Zeitpunkt des tatsächlichen den den beiden Teilkammern über Steuerleitungen Ansprechens des Dreiwegeventils auf die Steuergröße zugeführten Steuersignalen durch ihre Auswöl- eine Verzögerungszeit eingeschaltet wird. Derartige bung den Ventilhebel verstellt, wobei die in die Ansprechverzögerungen sind beispielsweise an Die-Erregerkammer mündende Steuerleitung über 20 selmotor-Fernsteueranlagen erforderlich. Bei diesen eine Strömungsmitteldrossel und eine Strömungs- muß der Motor zuerst für eine bestimmte Zeit, bei-■ mittelkapazität mit einer Erregerquelle, deren spielsweise für 10 Sekunden, mit Vorschmieröl und Druck höher als der der Speiseleitung zugeführte anschließend mit Zündluft gespeist werden. Der Druck (Speisedruck) ist, verbunden ist, da- Steuerimpuls wird beispielsweise mit Hilfe des durch gekennzeichnet, daß die erste 25 Druckknopf es abgegeben. Die Betätigung des Druck-Teilkammer (7) über eine Verbindungsleitung knopfes führt unmittelbar zum Anlaufen der Vor-(15,14; 18; 19) mit einer der drei Leitungen schmierpumpe und wird andererseits an ein Drei-(Nutzleitung c, Speiseleitung d, Auslaßleitung e) wegeventil gegeben, das selbsttätig eine Ansprechder ersten Kammer (2) verbunden ist, derart, daß verzögerung von 10 Sekunden bewirkt und damit erst die erste Teilkammer während des Umschaltens 30 nach Ablauf dieser 10 Sekunden ab Betätigung des des Ventilhebels entlüftet wird. Druckknopfes das Zündluftventil öffnet.

2. Ansprechverzögertes membrangesteuertes Bei den Dreiwegeventilen der eingangs genannten logisches Dreiwegeventil nach Anspruch 1, da- bekannten Bauart wird die Ansprechverzögerung durch gekennzeichnet, daß die Verbindungslei- durch die Strömungsmitteldrossel und die Strömungstung (15,14) an die Speiseleitung (13) ange- 35 mittelkapazität bewirkt. Die erzielte Ansprechverzöschlossen und die Auslaßleitung (e) entlüftet ist. gerung ist dabei umso größer, je kleiner der Drossel-

3. Ansprechverzögertes membrangesteuertes querschnitt und je größer die Strömungsmittelkapalogisches Dreiwegeventil nach Anspruch 1, da- zitat ist.

durch gekennzeichnet, daß die an der Nutzlei- Theoretisch müßte nun das Dreiwegeventil der tung (c) angeschlossene Verbindungsleitung (18), 4° eingangs genannten bekannten Bauart aus seiner

an welcher der verzögerte Impuls ansteht, mit ' einen diskreten Stellung in die andere kippen, sobald

einer weiteren Leitung (17) zur Erregerkammer der in der Erregerkammer herrschende Druck die

(6) eines membrangesteuerten Dreiwegeventil- Membran mit einer Kraft beaufschlagt, deren Wert die

Umschalters (1 b) führt. auf die Membran einwirkende Gegenkraft übersteigt.

4. Ansprechverzögertes membrangesteuertes 45 In der Praxis zeigt sich jedoch, daß die Umsteuerung logisches Dreiwegeventil nach den Ansprüchen 1 nicht plötzlich und in Rahmen eines eindeutigen und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Erreger- Schaltverhaltens stattfindet. Zwischen den beiden erdruck (P₁) durch einen nach der Quelle liegenden wünschten diskreten Endstellungen verbleibt vielmehr Dreiwegeventil-Umschalter (1 b) einschaltbar ist. das Dreiwegeventil für eine Zeitspanne von nicht zu

50 vernachlässigender Dauer in einem Undefinierten Zwischenzustand. Das ist unerwünscht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dreiwegeventil

zu schaffen, bei dem nach Ablauf des gewünschten .·..■· Zeitraumes für die Ansprechverzögerung ein soforti-

Die Erfindung betrifft ein ansprechverzögertes 55 ger Übergang des Dreiwegeventils in die angesteuerte

membrangesteuertes logisches Dreiwegeventil für diskrete Stellung erfolgt.

Strömungsmittel mit einer ersten Kammer, in welcher Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gevon drei einmündenden Leitungen (Speiseleitung, löst, daß die erste Teilkammer über eine Verbindungs-Nutzleitung, Auslaßleitung) die Speiseleitung und die leitung mit einer der drei Leitungen der ersten Auslaßleitung abwechselnd von einem Ventilhebel 60 Kammer verbunden ist, derart, daß die erste Teilabdeckbar sind, und einer sich daran anschließenden kammer während des Umschaltens des Ventilhebels zweiten Kammer, in welcher eine mit dem Ventil- entlüftet wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß im hebel verbundene, die Kammer unterteilende Mem- Moment des beginnenden Ansprechens des Dreiws^ebran auf ihrer der ersten Teilkammer zugewandten ventils und durch dieses Ansprechen selbst hervor-Seite durch eine Feder vorgespannt ist und mit ihrer 65 gerufen die Differenz der auf beiden Seiten der anderen Seite eine zweite Teilkammer (Erregerkam- Membran an dieser angreifenden Kräfte plötzlich mer) abschließt und entsprechend dem Differenz- stark anwächst, so daß nicht der verzögert aufgebaute druck zwischen den den beiden Teilkammern über und die Gegenkraft nur allmählich überwindende