-
Ventil Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere ein Mehrwegeventil,
zur Steuerung oder Betätigung druckmittelbetriebener Vorrichtungen, mit einem Gehäuse,
wenigstens einem Zufuhranschluß und einem Verbroucheranschluß, ferner mit wenigstens
einem Kolben und einem z.B. elektromagnetisch auslösbaren Vorsteuerventll zur Betätigung
des Kolbens.
-
Ventile der genannten Art sind bekannt. Sie haben den Nachteil, daß
die Strömungsrichtung des Druckmittels im Innern des Ventiles zwischen dem Zufuhranschluß
und dem Verbraucheranschluß bzw. zwischen dem Rucklaufanschluß und dem Verbraucheranschluß
mehrmals umgelenkt wird, wodurch beim Schalten, insbesondere beim Rückströmen des
Drucknittels, Verzögerungen auftreten.
-
Von der Industrie wird nun in zunehmendem Maße die Forderung nach
immer höheren Hubzahlen gestellt, was kürzere Schaltzeiten, beziehungsweise kArzere
Füll- und Entlesrungszeiten bedingt.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schafen,
das kürzere Ftll- und Entlesrungszeiten ermöglicht,
als die bisher
bekannten Ventile.
-
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Ventil wenigstens
mit einem im wesentlichen geradlinig ausgebildeten Durchgangskanal versehen ist,
der durch den Kolben verschließbar ist.
-
Bei Durchgangsventilen ist zweckmäßigerweise der Durchgangskanal zwischen
Zufuhranschluß und Verbraucheranschluß geradlinig ausgebildet.
-
Bei Mehrwegeventilen, die mit einem Zufuhranschluß, wenigstens einem
Verbraucheranschluß und wenigstens einem Rücklaufanschluß versehen sind, ist es
vorteilhaft, den Durchgangskanal zwischen Rucklaufanschluß und Verbraucheranschluß
geradlinig auszuführen, wodurch eine sehr kurze Entleerungszeit erzielbar ist, was
wesentlich zur Herabsetzung der Schaltzeiten beiträgt.
-
Der Kolben und sein zugehöriger Ventilsitz können kegelförmig ausgebildet
sein, wobei zweckmäßigerweise ii. Ventilsitz zwei sich dlametral gegenUberliegende
oeffnungen ausgebildet sind, von denen eine zum Zufuhr- bzw. zum Rucklaufanschluß
und die andere zum Verbraucheranschluß führt.
-
Der Kolben kann in seiner äußeren Umfangs flache mit wenigstens einer
längsverlaufenden Aussparung versehen@sein, die direkt mit des Zufuhranschlus in
Verbindung steht, und durch die das Druckmittel von Zufuhranschluß zum Durchgangskanal
zufthrbar ist.
-
Beispielsweise Aus ftihrungs formen der Erfindung werden nachfolgend
anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert, in der
Fig. 1 eine
erste Aus ftilirungs form der Erfindung im Schnitt zeigt.
-
Fig. 2 und 3 zeigen weitere Ausführungsformen der Erfindung im Schnitt.
-
Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäß ausgebildetes Dreiwegeventil im Schnitt.
-
Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäß ausgebildetes Vierwegeventil im
Schnitt, Fig. 6 zeigt einen Schnitt längs der Linie VI-VI von Fig. 5.
-
Fig. 7 zeigt ein Detail im Schnitt der Ventile der Fig. 1 bis 3, wobei
der Kolben den Durchgangskanal freigegeben hat.
-
Das Ventil 10 nach Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse 12, das mit einem
Zufuhranschluß 14 und einem Verbraucheranschluß 16 versehen ist.'Ern Kolben 18,
der in einer Kaznmer 22 quer zur Richtung der Anschltsse 14 und 16 beweglich angeordnet
ist, ist an seiner Stirnseite kegelförmig ausgebildet und wirkt mit einem ebenfalls
kegelförmigen Ventilsitz 20 im Gehäuse 12 zusammen. Im Ventilsitz 20 sind, wie insbesondere
Fig. 7 zeigt, Öffnungen 15 und 17 ausgebildet, die entsprechend zu den AnschlUssen
14 und 16 führen und zusammen mit diesen den erfindungsgemäßen geradlinien oder
im wesentllchen geradlinigen Durchgangskanal 25 bilden, wie insbesondere in Fig.
7 dargestellt ist.
-
Der Zufuhranschluß 14 ist Uber eine mit einer Drosselstelle 27 versehene
Bohrung an die Warmer 22 angeschlossen, wodurch der Kolben 18 mit dem Zufuhrdruck
beaufschlagt werden kann . Der Kolben wird ferner in Schli.ßrichtung durch eine
Druckfeder 24 belastet. Die Kammer 22 steht tiber eine Bohrung 28, deren von
der
Kammer abgewandtes Ende als Vent11itz 32 ausgebildet ist, sowie ueber eine Bohrung
30 mit dem Verbraucheranschluß 16 in Verbindung. Der Ventilsitz 32 kann durch den
Anker 34 eines z.B. elektromagnetisch auslösbaren Vorsteuervlentiles 35, das durch
eine Druckfeder 36 in Richtung auf den Ventilsitz 32 belastet ist, geöffnet und
geschlossen werden.
-
Das Ventil nach Fig. 1 arbeitet wie folgt: Bei geschlossenem Ventilsitz
32 strömt aus dem Zufuhranschluß 14 Uber die Bohrung 26 Druckmittel in die Kammer
22 ein, wodurch der Kolben 18, der außerdem noch durch die Feder 24 belastet lmt,
in seinen Ventilsitz 20 gedrückt und dadurch der Durchgang zwischen dem Zufuhranschluß
14 und dem Verbraucheranschluß 16 geschlossen wird. Wird das Vorsteuerventil 35
umgeschaltet, so wird der Anker 34 gegen die Kraft der Feder 36 vom Ventil sitz
32 abgehoben, so daß das Druckmittel aus der Kammer 22 übc die Bohrung 28, den Ventilsitz
32 und die Bohrung 30 zum Verbraucheranschluß 16 abströmen kann. Zwar strömt durch
die nrung 26 fortwEhrend Druckmlttol nach, der Zustrom ist jedoch infolge der Drosselstelle
27 wesentlich kleiner als der Abfluß aus der Rammer 22, so daß der Druck in der
letzteren rasch abgebaut wird. Durch den auf die Kegelfläche des Kolbens wirkenden
Druck des Druckmittels in Zufuhranschluß 14 wird der Kolben 18 gegen die Kraft der
Feder 24 angehoben, bis er die in Fig. 7 gezeigte Stellung olnnlmmt, in der der
Durchgang zwischen den Anschlüssen 14 und 16 freigegeben ist, so daß ein ger@@liniger
Durchgangskanal 25 gebildet wird0 Schließt das Vorate@@arventil 35, so wird die
Verbindung zwischen der Kammer 22 und dem Verbraucheranschluß 16 unterbrochen, wodurch
sich in der Kammer 22 wieder der volle Zufuhrdruck 14 aufbauen kann.
-
Zwar wirkt der Zufuhrdruck auch auf die Stirnfläche des Kolbens,
da
dieser jedoch zusätzlich durch die Feder 24 belastet ist, wird der Kolben in Fig.
1 nach unten bewegt und der Durchgangskanal 15 wieder geschlossen.
-
Bei der Ausführungsforrn nach Fig. 2 ist der Kolben mit einer längsverlaufenden
zentralen Bohrung 40 versehen, deren eines nicht näher bezechnetes Ende über einen
Überströmkanal 41 mit dem Verbraucheranschluß 16 in Verbindung steht, während ihr
anderes Ende als Ventilsitz 48 ausgebildet ist, der durch den Kopf 44 eines Stößels
46 geöffnet und geschlossen werden kann. Der Kopf 44 ist in einer Kammer 42 im Inneren
des Xolbens 18 angeordnet, die ihrerseits über Bohrungen 50 mit der Kammer 22 in
Verbindung steht. Das Ende 49 des St6Bels 46 ist in den Anker 34 eingeschraubt und
durch eine nicht näher bezeichnete Kontermutter gesichert. Der Anker ist durch die
Feder 36 in Schließrichtung des Ventilsitzes 48 vorbelastet.
-
Das Ventil nach Fig. 2 arbeitet wie folgt Bei gescillossenem Ventilsitz
48 wird in der Kammer 22 wie bei der Ausführungsform nach Fig 1 der volle Zufuhrdruck
aufgebaut. Der Kolben 18 wird hlerdurch in seinen Ventilsitz 20 gepreßt und der
Durchgang zwischen den Anschlüssen 14 und 16 geschlossen, Wird das Vorsteuerventil
35 ausgelöst und der Anker 34 nach oben gezogen, so wird der Ventilsitz 48 geöffnet,
worauf das Drucknedium aus der Kammer 22 durch die Bohrungen 50, die Kammer 42,den
Ventilsitz 48, die Bohrung 40 und den UberströwJcanal 41 im Gehäuse 12 in den Verbraucheranschluß
16 abströrncn kann. fliedurch wird der Druck in der XammFr 22 schnell abgebaut,
da infolge der Drosselstelle 27 in der
Bohrung 26 weniger Druckmittel
nachstrdmen kann, als Uber die Bohrung 50 und die Bohrung 40 abstrdmt.
-
Durch den auf die kegelige Stirnfläche des Kolbens 18 wirkenden Druck
des Druckmittels im Zufuhranschluß 14 wird der Kolben 18 angehoben bis der Durchgang
zwishen den Anschlüssen 14 und 16 völlig freigegeben ist. Wird mit sehr niedrigen
Arbietsdrücken gefahren, so genügen diese in manchen Fällen nicht, den Kolben anzuheben,
wobei in diesem Fall der letztere von dem Kopf 44 des Stößels 46 mit nach oben genommen
wird, wenn das Vorsteuerventil 35 ausgelöst und der Anker gegen die Kraft seiner
Feder 36 nach oben in Fig. 2 bewegt wird, Wird der Ventilsltz 48 wieder geschlossen,
so baut sich in der Karger 22 wieder der volle Zufuhrdruck auf, der zusammen mit
der Feder 36 den Kolben 18 gegen den auf seine Stirn fläche einwirkenden Zufuhrdruck
nach unten führt, bis er auf seinem Ventilsitz 20 aufsitzt, wodurch der Durchgangskanal
geschlossen wird.
-
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wird der Kolben 18 über einen
Hilfskolben 58 betätigt, er in einer Karr=er 56 bewegbar angeordnet und Ubr seine
Kolbenstange 62, die in einet Kopf 63 ausläuft, mit dem Kolben 18 verbunden int.
Der Kopf 63 greift in eine Aussparung 64 des Kolhens 18 ein. Der Hilfskolben 58
ist in Schließrichtung des Arbeitskolbens 18 durch eine Druckfeder 60 vorbelastet,
während der Raum 66 unter dem Hilfikolben 58 Uber eine Bohrung 54, einen Ventilsitz
53 und eine Bohrung 52 an eine Abzweigung des Zufuhranschlusses 14 angeschlossen
ist. Der Ventilsitz 53 ist in der dargestellten Lage durch den Anker 34 des Vorsteuerventiles
35 geschlossen, während dessen zweiter Ventilsitz 55 entlüftet ist.
-
Die Ausführungsftrm nach Fig. 3 arbeitet folgendermaßen:
Bei
geschlossenem Ventilsitz 53 ist der Raum 66 Ueber die stSohrung 54 und den offenen
Ventilsitz 55 entlüftet. Der Hilfs kolben 58 wird daher durch de Feder 60 nach unten
gedrückt, wodurch der mit ihm verbundene Kolben 18 in seinen Ventilsitz gepreßt
und der Durchgang zwischen den Anschlüssen 14 und 16 geschlossen wird. Wird das
Vorsteuerventil 35 umgeschaltet, d.h. der Ventilsitz 55 geschlossen und der Ventilsitz
53 geöffnet, so strömt aus der Zufuhrleitung Druckmittel über die Boirung 52, den
Ventilsitz 53 und die Bohrung 54 in den Raum 66 unter dem silfskolben 58, wodurch
der letztere gegen die Kraft der Feder 60 nach oben in der Figur verschoben wird.
Der mit ihm verbundene Kolben 18 wird mitgenommen, bis seine Rückenfläche am Gehäuse
12 anstößt. In dieser nicht gezeigten Lage ist der Durchgangskanal 25 zwischen den
Anschlüssen 14 und 16 freigegeben. Wird das Vorsteuerventil 35 umgeschaltet so wird
die Zufuhr an Druckmittel gesperrt und der Raum 66 über die Bohrung 54 und den Ventilsitz
55 entlüftet. Die Feder 60 druckt: hieran den Hilfskolben und damit den Arbeitskolben
wieder in die in Fig. 3 gexigte Stellung, in der der Durchgang zwischen den Anschlüssen
14 und 16 gesperrt ist.
-
Eei der Ausführungsform nach Fig. 4 handelt es sich um ein Dreiwegeventil,
das außer dem Zufuhranschluß 14 und dem Verbraucheranschluß 16 noch einen Rücklaufanschluß
70 aufweist Der Durchgangskanal zwischen Rücklaufanschluß und Verbraucheranschluß
ist, wie die Figur zeigt, geradlinig ausgebildet und durch den Kolben 18 geschlossen.
In der gezeigten Stellung ist die Kammer 22 Uber eine Bohrung 76, einen Ventilsitz
74 des Vorsteuerventiles und eine Bohrung 72 an den Zufuhranschluß 14 angeschlossen.
Bei offenem Ventilsitz 74 kann sich daher in der Kamner 22 der volle Zufuhrdruck
ausbilden, wodurch der Kolben
18 auf seinen Ventilsitz 20 gedrückt
und der Durchgangskanal 25 zwischen dem Rücklaufanschluß 70 und dem Verbraucheranschluß
16 gesperrt wird. Die Zufuhr des Druckmittels erfolgt in dieser in Fig. 4 dargestellten
Lage aus den Zufuhranschluß 14 über einen Ringkanal 78 zwischen Gehäuse 12 und Kolben
18, längsverlaufenden Kanälen 80 im Außenumfang des Kolbens, einen weiteren Ringkanal
82 zwischen dem Gehäuse 12 und dem Kolben 18 sowie einen Verbindungskanal 84 zum
Verbraucheranschluß 16.
-
Beim Umschalten des Vorsteuerventiles 35 wird der Ventilsitz 74 geschlossen
und der Ventilsitz 75 geöffnet. Die Kamner 22 wird hierdurch Über die Bohrung 76
und den Ventilsitz 75 entlüfter. Der Kolben 18 wird durch den auf die Ringfläche
85 zwischen Innenwand der Kammer 22 und Außenumfang des Kolbens 18 wirkenden Zufuhrdruck
nach oben in der Figur bewegt, bis seine Rückenfläche an Gehäuse anschlägt. In dieser
nicht gezeigten Stillung ist der Durchgang zwischen dem RUcklaufanschluß 70 und
dem Verbraucheranschluß 16 freigegeben. Die Zufuhr ist hierbei gesperrt, da dann
die Dichtung 140 am Teil 86 des Kolbens anliegt, so daß der Austritt des Druckmittels
aus den Längskanälen 80 unterbunden ist. Gegen die Rammer 22 ist der Kolben mit
Hilfe einer Dichtung 138 abgedichtet. Wird das Vorsteuerventil umgeschaltet und
der Ventilsitz 74 wieder geöffnet, so wird in der Kammer 22 der volle Zufuhrdruck
aufgebaut, worauf der Kolben 18 in die in der Figur dargestellte Lage verschoben
wird, in der der Durchgang zwischen Rücklauf und Verbrauchen gesperrt ist.
-
D4e Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 stellt ein Vlerwegeventil
dar, das zwei Verbraucheranschlüsse 94,95 und zwei RUcklaufanschlüsse
96,97
aufweist. Der Durchgangskanal zwischen den Verbraucheranschlüssen und den jeweiligen
RUcklaufanschlossen ist geradlinig ausgebildet, In den Ventilsitzen 20 sind Öffnungen
98, 99 ausgebildet, die zum jeweiligen Verbraucheranschluß bzw. zum jeweiligen Rücklaufanschluß
führen, und die zusammen mit den letzteren den Durchgangskanal bilden.
-
Das Ventil ist mit einem Doppelkolben ausgerüstet, der aus einem Kolben
90 und einem Kolben 92 beseht, die durch ein Verbindungsstück 91 fest miteinander
verbunden sind. Die Zufuhr erfolgt vom Zufuhranschluß 14 über eine Bohrung 102,
einen Ringkanal 106 zwischen Gehäuse und Außendurchmesser des Kolbens 90, Längskanälen
110 in der zylindrischen Außenfläche des Kolbens, einen weiteren Ringkanal 114 zwischen
Gehäuse und AuBendurchmesser des Kolbens und einen Verbindungskanal 116 zum Verbraucheranschluß
94. Die Zufuhr zum Verbraucheranschluß 95 erfolgt analog über eine Bohrung 104,
einen Ringkanal 108 und Längskanäle 112 (Fig.5).
-
Der Ringkanal 108 steht ueber eine Bohrung 118 eine Bohrung 120 und
eine Bohrung 122 mit der Rückseite des Kolbens 92 in Verbindung und außerdem über
einen Ventilsitz 124 des Vorsteuerventiles 35, eine Bohrung 126 und eine Bohrung
128 mit dar ückseite des Kolbens 90. Die Bohrung 126 führt ferner über eine Bohrung
130 zur Arbeitskammer 132 eines Hilfskolbens 134/dessen Kolbenstange 136 an der
Rückenfläche des Kolbens 90 anstößt.
-
Bei offenemVentilsitz 125, wie in Fig. 6 dargestellt, werden somit
die Rückseiten beider Kolben 90 und 92 vom Druckmittel
beaufschlagt.
Zusätzlich wird jedoch auch noch der Hilfskolben 134 vom Druckmittel beaufschlagt,
so daß durch ihn auf den Kolben 90 eine Zusatzkraft ausgeübt wird, die zusammen
mit der vom Druckmittel auf die Rückseite des Kolbens 90 ausgeübten Kraft größer
ist, als die Kraft, mit der der Kolben 92 beaufschlagt wird. Der Doppelkolben nimmt
daher die in den Lig. 5 und 6 gesagte Stellung ein, in der der Durchgang zwischen
den Anschlüssen 94 und 96 gesperrt, derjenige zwischen den Anschlüsseln 90 und 97
jedoch geöffnet ist.
-
Wird das Vorsteuerventil 35 umgeschaltet, d.h. wird der Ventilsitz
124 geschlossen und der zweite Ventilsitz 125 des Vorsteuerventiles entlüftet, so
wird der Kolben 92 nach wie vor durch das Druckmittel, d.h. durch den Zufuhrdruck
beaufschlagt, während der Kolben 90 und der Hilfskolben 134 bzw. ihre Arbeitskammern
über die Bohrungen 130,128,126 und den Ventilsitz 125 entlüftet, sind. Der Doppelkolben
wird daraufhin nch links in Fig. 2 in seine andere Endstellung bewegt (nicht gezeigt)
in der der Durchgang zwischen den Anschlüssen 94 und 96 geöffnet, derjenige zwischen
den Anschlüssen 95 und 97 jedoch geschlossen iat. In der gezeigten Uge wird der
Durchfluß des Druckmittels aus den LkngskanXlen 112 des Kolbens 92 zum Verbraucheranschluß
95 durch die Dichtung 140 verhindert, während der Durchtritt durch die Langskanlle
110 des Kolbens 90 an der Dichtung 140 vorbei freigegeben ist. Zu ihrenArbeitska:-rn
hin sind die Kolben 90 und 92 durch die Dichtungen 138 abgedichtet.