DE2204394A1

DE2204394A1 - Mehrweg-Richtungs-Regelventil für fließfähige Medien

Info

Publication number: DE2204394A1
Application number: DE19722204394
Authority: DE
Inventors: Donald Alexander Kingstonupon-Th^mes Surrey Larner (Großbritannien). M
Original assignee: Fluid Devices Ltd
Current assignee: Fluid Devices Ltd
Priority date: 1971-02-01
Filing date: 1972-01-31
Publication date: 1972-10-12
Also published as: CA946706A; IT949398B; FR2124913A5; AU3849472A; AU471046B2; SE376641B; GB1357411A; US3760843A; CH529956A; JPS5536865B1

Description

Patent-und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung Anmelderin: Fluid Devices Limited
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Mehrweg-Richtungs-Rege1ventil für fließfähige Medien

Die Erfindung betrifft ein Mehrweg-Richtungs-Regelventil für fließfähige Medien, mit Regelung durch ein Steuerventil. Sofern im folgenden bei einem Ventil die Anzahl der Anschlüsse angegeben ist, bezieht sich dies auf die Gesamtzahl der Ein- und Auslässe. Falls ein Ventil z.B. zwei Einlaß- und vier Auslaß-Anschlüsse aufweist, ist das Ventil als ein Sechs-Anschluß-Ventil gekennzeichnet. Die Richtungs-Regelventileinheit ist in erster Linie als pneumatisches Ventil vorgesehen, kann aber auch z.B. zum Regeln hydraulischer Medien verwendet werden.

Ein Anwendungsgebiet eines solchen Richtungs-Regelventils besteht in der Regelung eines doppelseitig wirkenden druckmediumbetätigten Hubzylinders. Im allgemeinen ist jede Kammer des Druckzylinders durch eine besondere Leitung mit der Ventilanordnung verbunden, wobei die Ventilanordnung selbst an eine Versorgungsleitung und an eine Auslaßleitung angeschlossen ist. Die Ventileinheit kann zwei Stellungen aufweisen, deren eine an die eine der beiden Druckzylinder-Kammern zur Zufuhr, und deren andere an die andere der beiden Kammern zur Afe/faj^rung angeschlossen ist, darüber hinaus kann die Ventileinrichtung eine mittlere Schließstellung einnehmen. Im allgemeinen weist eine solche Ventileinheit ein Gesamt-Hauptventil auf, beispielsweise ein Spulenventil oder eine komplexe Anordnung von mechanisch miteinander verbundenen Tellerventilen, sowie ein einfaches Steuerventil, das die Stellung des Hauptventils regelt.

Die vorliegende Erfindung hat ein Mehrweg-Richtungs-Regelventil für fließfähige Medien zum Gegenstand, mit einem Steuerventil

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mit wenigstens vier Anschlüssen und wenigstens zwei Auf-ZuHaupt vent ilen, deren jedes durch das Steuerventil geregelt ist, wobei die Hauptventile vorzugsweise parallelachsig und in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.

Auf diese Weise kann die obengenannte Einrichtung umgewandelt werden; das Hauptventil kann einfacher gestaltet werden, während das Steuerventil und dessen Anschlüsse zum Hauptventil komplexer werden; die Kompliziertheit wird somit auf das an sich billigere, weniger beanspruchte Steuerventil übertragen. Dies kann sich bei sämtlichen Bohrungsdurchmessern des Hauptventils empfehlen, jedoch treten die Vorteile um so ausgeprägter zutage, als die Bohrungs durchmess er anwachsest, und zwar für Bohrungsdurchmesser von etwa 12,5 mm an aufwärts. Die Anordnung kann in einer einzigen raumsparenden und einfachen Einrichtung untergebracht werden, z.B. dadurch, daß die Hauptventile parallelachsig sind und in einer gemeinsamen Ebene liegen. Darüber hinaus kann bei einer solchen Anordnung der Hauptventile das die Hauptventile umfassendeteehäuse in einem einfachen Gießvorgang hergestellt werden, ohne die Notwendigkeit des Bohrens von Öffnungen oder Kanälen nach dem Gießen.

Das Steuerventil ist vorzugsweise ein Kernventil (oder Schieberventil); es sollte nach Möglichkeit einen harten Kern und eine harte Büchse aufweisen, d.h. ein Kernventil ohne weiche Dichtungen, wie z.B. O-Ringe, sein.

Das Kernventil v/eist eine Ventilbüchse und einen axial verschiebbaren Kern auf. In der Kernbüchse können Bohrungen vorgesehen sein, die im wesentlichen parallel zur Achse der Ventilbüchse verlaufen und zu den Anschlüssen des Mediums an einem oder beiden axialen Enden der Ventilbüchse führen. Die Ventilbüchse kann auch mit Radialbohrungen versehen sein, die zu dem Kern benachbarter Ventilöffnungen führen. Eine äußere Büchse kann auf die Ventilbüchse geschoben sein, um die radial äußeren Enden der Radialbohrungen zu schließen oder mit v/eiteren Bohrungen zu verbinden.

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Die f£t£u^ventilanordnung ist im allgemeinen derart beschaffen, daß bei jeder Endstellung des Steuerventils wenigstens ein Hauptventil geöffnet und wenigstens ein Hauptventil geschlossen ist. Das Steuerventil ist vorzugsweise derart gestaltet, daß bei dessen Bewegung /Öer einen Endstellung in die andere das Schließen jener Hauptventile, die geöffnet sind, eingeleitet wird, bevor das Öffnen der übrigen Hauptventile veranlaßt wird. So kann z.B. bei einem Kernsteuerventil das Einstellen der Steuerventilbüchsen-Öffnungen und der diesen zugeordneten, den Kern ringförmig umgebenden Bunden entsprechend gestaltet sein. Deshalb kann das bewegliche Glied des Steuerventils im mittleren Bereich seines Hubes eine Stellung einnehmen, in welcher das Steuerdruckmedium allen Hauptventilen zugeführt wird. Eine solche Anordnung kann eine geringere Leckage haben, eine saubere Regelung des Systems, selbst bei verhältnismäßig langsamer Hubbewegung gewährleisten und nur eine geringe Differenzbewegung des Regelventils erfordern, um einen vollständigen Umkehrbetrieb der Regelventileinrichtung einzuleiten.

Jedes Hauptventil ist vorzugsweise ein Ventil mit einem axial verschiebbaren Ventilglied, das an einem Ende des Hubs in einer Ventilöffnung sitzt und diese verschließt, d.h. ein Membranoder Tellerventil. Es kann auf gute Dichtung und zuverlässigen Betrieb ausgelegt sein für.Arbeitsdrücke bis zu 400 atm, d.h. Drücke, bei denen mit einem Kern (oder Schieber) arbeitende Hauptventile eine hohe Herstellungsqualität oder sehr große Überschneidungsbereiche erfordern.

Die Hauptventile sind vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht (vorzugsweise aus wenigstens zwei Teilen gebildet), mit entsprechenden, im Gehäuse gebildeten Verbindungskanälen. Bei einer bevorzugten Bauart ist auch das Steuerventil im Gehäuse untergebracht. Ein Betätigungsorgan für das Steuerventil kann auf dem Gehäuse montiert werden. Sofern sämtliche Hauptventile Membranventile (mit Membranen) sind und sich in einem gemeinsamen Gehäuse mit wenigstens zwei Teilen befinden, die im

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allgemeinen in einer zur Ventilachse senkrechten Ebene zusammengefügt sind, kann im allgemeinen ein Bogen oder Blatt aus elastischem Werkstoff zwischen den beiden Teilen eingespannt sein, um als Membran für die Hauptventile zu dienen.

Sofern die Hauptventile Membranventile sind (deren jedes eine Ventilkammer aufweist, in der ein verschiebbares Ventilglied vorgesehen ist, welches von dem Membran und einem Ventilsitz getragen oder gebildet ist), kann die Ventilkammer wesentlich länger als breit sein, in einer Schnittansicht senkrecht zum Hub des Ventilgliedes (Ventilachse) gesehen. Dies empfiehlt sich besonders dann, wenn solche Hauptventile hintereinander angeordnet werden, z.B. in einem einzigen Gehäuse. Sofern die kürzere Abmessung der Ventilkammer sich entlang der Achse dieser Reihe erstreckt, kann die Reihe wesentlich kürzer sein.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind jedoch vier Hauptventile in einem einzigen Gehäuse vorgesehen (welches jedoch selbst im allgemeinen eine mehrteilige Konstruktion ist), und das Steuerventil ist ebenfalls im selben Gehäuse angeordnet mit zur Achse der Hauptventile paralleler Achse. Das Gehsäuse schließt Kanäle in sich ein für das vom Hauptventil und Steuerventil kommende Druckmedium. Die Achsen der Hauptventile liegen vorzugsweise an den Ecken eines Quadrates (in einem zu den Achsen senkrechten Querschnitt gesehen). Die Achse des Steuerventils läuft durch die Schnittlinien der Diagonalen des genannten Quadrates, was zu einer besonders raumsparenden Anordnung führt.

In jenen Fällen, in denen das bewegliche Ventilglied des Hauptventils Teil der Membran ist oder sich auf der Membran befindet, kann die Membran derart angeordnet werden, daß sie bei geöffnetem Ventil gegen eine Stützfläche gerichtet oder nahe bei dieser ist. Sobald die Membran auf ihren beiden Flächen sowohl innerhalb als auch außerhalb des Ventilsitzes einem Druck ausgesetzt wird, vermag die Stützfläche eine von der Druckbelastung verursachte Beschädigung der Membran zu vermeiden. Die

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Stützfläche sollte so groß wie möglich sein und sich vorzugsweise vom Ventilglied zu jener Zone erstrecken, in welcher der Umfang der Membran fixiert ist, z.B. kegelstumpfförmig sein. Es ist vorteilhaft, einen Endanschlag vorzusehen, der die Bewegung des Ventilgliedes kurz vor oder gerade in jenem Punkt einhält, in welchem die Membran die Stützfläche erreicht (gegebenenfalls geringfügig nach jenem Punkt, unter Inkaufnahme einer leichten örtlichen Verformung).

Falls vier Hauptventile für einen doppelt wirkenden (Zwei-Kammer-) -Zylinder vorgesehen sind, so können diese Hauptventile derart angeordnet sein, daß ein Zuführ- und ein Abführventil für jede Zylinderkammer vorhanden ist. Die Ventilanordnung kann einen Einlaß für die Zufuhr von Druckmedieni, einen Auslaß (gegebenenfalls zwei Auslässe) und einen Arbeitsanschluß für jede Zylinderkammer aufweisen. Der Einlaß ist mit einem Rückschlagventil versehen, um im Fall des Zusammenbrechens des Versorgungsdruckes einen Rückstrom vom Druckmedium zum Auslaß hinaus zu verhindern, und einen damit verknüpften Regelverlust des druckbetätigten Zylinders oder anderer, druckmediumbetätigter Vorrichtungen, die mit den Arbeitsanschlüssen verbunden sind.

Bei Mittelstellung des Steuerventils, bei welcher allen vier Hauptventilen Steuerdruck zugeleitet wird und diese schließt, kann der Einlaß direkt (d.h. nicht auf dem Wege über die Hauptventile) an jeden Arbeitsanschluß durch entsprechende Rückschlagventile angeschlossen sein; hierdurch wird eine direkte Strömung des Mediums vom Einlaß an die genannten Arbeitsanschlüsse verhindert. Sobald der Versorgungsdruck zusammenbricht, verhindert das zuerst genannte Rückschlagventil einen plötzlichen Druckabfall im Steuerventil und somit eine plötzliche öffnung des Hauptventils. Eine gewisse Leckage tritt jedoch normalerweise auf (besonders im Falle eines pneumatischen Druckzylinders). Diese Leckage könnte dann zu einem plötzlichen Öffnen des Hauptventils führen, wenn der Steuerdruck

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weit genug unter den Druck in der entsprechenden Druckzylinderkammer absinkt und damit der Differenzdruck, z.B. die auf dem Hauptventil lastende Federkraft, überwinden kann. Das weitere Rückschlagventil stellt sicher, daß der Steuerdruck niemals geringer als der Druck in den Zylinderkammern v/erden kann.

Das Betätigungsorgan (Aktuator) für das Steuerventil kann jeglicher Art sein, z.B. handbedient, mechanisch, elektrisch oder durch Druckmedium betätigt. Bei einem elektromagnetischen Aktuator mit einem bewegten Anker kann der Raum, in dem sich der Anker bewegt, gegen das Steuerventil abgedichtet sein, und zwar im allgemeinen gegen jenen Raum des Steuerventils, in dem das verschiebbare Ventilglied (z.B. ein Kern) sich bewegt. Dies vermag Dichtungsprobleme beträchtlich zu vermindern.

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Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm mit einer schematischen Darstellung, die eine Richtungs-Regelventileinrichtungumfaßt j

Fig. 2 eine Aufrißansicht einer Einrichtung gemäß

Fig. 1, mit einem elektromagnetischen Aktuator für die Einrichtung;

Fig. J5 eine Seitenansicht der Einrichtung gemäß Fig. 1, im wesentlichen als Schnittdarstellung entlang der Schnittlinien ΙΙΙ-ΪΙΙ der Fig. 2 und 4, wobei jedoch eine Anschluß-Grundplatte entfernt ist, sowie mit einer elektrischen Anschlußfassung, die gestrichelt dargestellt ist;

Fig. 4 eine Draufsicht des Ventilgehäuses der Einrichtung (mit entferntem Aktuator);

Fig. 5 eine Aufrißdarstellung gemäß der Linie V-V in Fig. 4 (ohne Grundplatte);

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linien VI-VI in Fig. 4 (ohne Grundplatte);

Fig. 7 eine Ansicht der Einrichtung von unten ohne Grundplatte und ohne Dichtung;

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Grundplatte mit Dichtung;

Fig. 9 eine Ansicht des Haupt-Regelventils in abgewandelter Form;

Fig. 10a und 10b sind weitere Darstellungen des Haupt-Regelventils, wiederum in abgewandelten Bauformen;

Fig. 11 eine weitere Abwandlung des Haupt-Regelventils;

Fig. 12 eine vierte und fünfte Alternative des Haupt-Regelventils, vorzugsweise für hydraulische Anlagen;

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Pig. I3 eine Seitenansicht, hauptsächlich als Schnittdarstellung entlang der Linie XIII-XIII von Fig. 14 eines abgewandelten Ventilgehäuses eines Richtungs-Regelventilsj

Pig. 14 eine Draufsicht auf das Ventilgehäuse gemäß Pig. 13;

Pig. 15 eine Ansicht des Ventilgehäuses gemäß Fig. I3 von unten; und

Fig. l6 eine Draufsicht auf die untere Hälfte des Ventilgehäuses gemäß Fig. 13·

Schematische Darstellung

Die Richtungs-Regelventileinrichtung umfaßt 4 Hauptventile 1, 2, 3 und 4 sowie ein Steuerventil 6 (Pilot-Ventil). Die Ventilanordnung weist eine Einlaufleitung β auf, zwei Auslaufleitungen 7t 8 (die unter Bildung einer einzigen Auslaufleitung zusammengeführt sein können) und zwei Arbeitsleitungen 9> 10, die an entsprechende Kammern eines Druckzylinders mit doppelseitig beaufschlagtem Kolben angeschlossen sind. Die Anschlüsse innerhalb der Ventileinrichtung sind in üblicher Weise dargestellt.

Das Steuerventil 5 weist einen dieses steuernden Elektromagneten 12 auf und unterliegt einer in der einen Richtung wirkenden Feder 13· Alternativ hierzu, wenn auch nicht dargestellt, ist es denkbar, die Feder I3 durch einen weiteren Elektromagneten zu ersetzen, so daß eine sogenannte bi-stabile Zweipunktregelung herbeigeführt wird. Als weitere nicht dargestellte Alternative könnte Steuerventil 5 federzentriert sein und zwei Elektromagnete aufweisen, die in einander entgegenwirkenden Richtungen auf das Steuerventil einwirken, so daß eine sogenannte Drei-Punkt-Regelung erzielt wird. Dabei würde das Steuerventil in der Mittellage alle vier Hauptventile 1-4 mit Druckmedium beaufschlagen, so daß der Druckzylinder 11 gegen Bewegungin beiden Richtungen gesichert wäre. Eine solche Anordnung ist für ein hydraulisches System besser geeignet als für ein pneumatisches System.

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Um zu verhindern, daß im Falle eines Ausfalls des Hauptversorgungsnetzes die Last plötzlich abfällt, ist ein Rückschlagventil 14 zwischen der Einlaufleitung 6 und der Hauptversorgungsleitung vorgesehen, um die Flüssigkeit am Zurückfließen in das Hauptversorgungsnetz zu hindern. Bei geschlossen zentrierter Dreipunkt-Ausführung des Steuerventils 5 können darüber hinaus zwei Rückschlagventile 15> 16 von kleiner Kapazität vorgesehen werden, um den Steuerdruck solange aufrechtzuerhalten, als Druckflüssigkeit in einer der beiden Kammern des Druckzylinders 11 verbleibt.

Ausbildung im einzelnen

Die in den Figuren 2 bis 8 dargestellte besondere Ausführung zeigt vier Hauptteile, die durch Schrauben 21 (Fig. 2), welche die Teile, an deren Ecken durch Bohrungen 22 (Fig. 4) durchdringen, miteinander verbunden sind. Die Hauptteile sind ein elektromagnetischer Aktuator 23* ein oberes Ventilgehäuse 24, ein unteres Ventilgehäuse 25 und eine Grundplatte 26 (Fig. 2 und 8). Dichtungen 27> 28 sind zwischen dem oberen und dem unteren Ventilgehäuse 24, 25 vorgesehen, desgleichen zwischen dem unteren Ventilgehäuse 25 und der Grundplatte 26.

Die Hauptstufe

Die Hauptventile 1 bis 4 sind Membranventile, die in den Ventilgehäusen 24, 25 eingeformt sind., wobei die Dichtung 27 sämtliche Membranen bildet. Wie sich aus den Figuren 5 und 6 erkennen läßt, ist jeder Membran eine Unterlegscheibe 29 zugeordnet. Die Unterlegscheiben sind jeweils an einem mit einem Kopf versehenen Stift 30 befestigt, der der örtlichen Fixierung dient, und um den eine Schrauben-Druckfeder 31 liegt. Jedes Hauptventil hat einen ringförmigen Ventilsitz 32. Die Vorzugsrichtung der Strömung verläuft von dem Raum um den Ventilsitz herum zu dem Raum innerhalb des Ventilsitzes. Auf diese Weise erübrigt es sieh, die Ringzone der Membran um die Unterlegscheibe 29 herum irgendeinem nennenswerten nach unten gerichteten Stützdruckdifferentiali zu unterwerfen. Der Steuerdruck auf der oberen Oberfläche

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dieser Zone ist durch den Druck unterhalb der Oberfläche der Zone bei geschlossenem Ventil in allen stetigen Stadien im wesentlichen ausgeglichen. Die Druckfeder 13 vermag bei geschlossenem Ventil eine genügend hohe Dichtwirkung zu erzielen.

Das obere Ventilgehäuse 24 ist derart gestaltet, daß bei Wegfall des Steuerdruckes und beim Öffnen des Ventils (und dann, wenn der volle Arbeitsdruck auf der gesamten Membranfläche lastet), die besagte Membranzone von einer kegelstumpfförmigen Stützfläche 33> (Pig· 5) unterstützt ist, während der stützende Sicherungsring 29 auf einer Kante 34 (Fig. 5) ruht. Die zu den Hauptventilen 1 bis 4 führenden Steuerleitungen sind aus kurzen Bohrungen 35 gebildet, die parallel zu den Achsen der Hauptventile 1 bis 4 und quer zu Schlitzen J5o verlaufen (Fig. 5)

Infolge der Montage sind die Ventilgehäuse 24, 25 durch kürzere Schrauben 37 zusammengehalten (Fig. 3).

Wie in Fig. 8 dargestellt, weist die Grundplatte 2.6 Gewindeanschlüsse auf, die zur Einlaßleitung 6, zur Auslaßleitung 7 und zu den Arbeitsleitungen 9* 10 führen; auf ihrer Oberseite hat die Grundplatte 26 Bohrungen, die Löchern in der Dichtung 28 entsprechen. Wie aus Fig. 7 erkennbar, stehen diese Löcher mit Schlitzen in Verbindung, die in den Boden des Ventilgehäuses 25 geformt sind, und die auch Teile der Einlaßleitung 6, der Auslaßleitung 7 und der Arbeitsleitungen 9 und 10 bilden. Ein Schlitz 38 verbindet die Auslässe der Hauptventile 1, 4, so daß eine einzige Auslaßleitung 7 entsteht.

Das Steuerventil

Das Steuerventil 5 ist in einer Bohrung im mittleren Bereich des oberen Ventilgehäuses 24 eingelassen und an seiner Unterseite durch eine Dichtung 4l abgedichtet (Fig. 3)· Das Steuerventil 5 weist eine Ventilbüchse 42 mit einem Mantel 43 auf, der auf den Außendurchmesser der Hülse aufgepreßt ist, ferner einen Kern 44, der durch eine Rückstell-Schraubenfeder 45 in einer oberen Stellung gehalten wird.

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Die Ventilbüchse 42 hat mehrere Radialbohrungen 46 bis 50, deren radial äußere Enden durch den Mantel 4j5 verschlossen sind, und die durch achsparallele Bohrungen 52 bis 56 mit der Einlaufleitung 6 und (jiber die kurzen Bohrungen 35 und die Querschlitze 36) mit den vier Hauptventilen 1 bis 4 jeweils in Verbindung stehen. Außerdem ist eine achsparallele Auslaßbohrung 57 vorgesehen, die mit den Stirnflächen der Büchse und dem gemeinsamen Auslaß 7 in Verbindung stehen. Die radialen und axialen Bohrungen sind auf keiner der Schnittdarstellungen zusammen dargestellt, doch in den Schnitten der Figuren 3* 5 und 6 erkennbar; wie aus Pig. 3 hervorgeht, führen die Axialbohrungen 52, 57 in kleinen Kanälen im oberen und unteren Ventilgehäuse 24, 25 weiter, und ihre unteren Enden sind in Fig. 7 zu erkennen.

Der Steuerventilkern 44 weist ringförmige Verdickungen (Kolben 59) (Fig. 3) auf, deren Mittelebenen einen um ein weniges größeren Abstand haben als die Mittelebenen der Radialbohrungen 46 bis 50, so daß bei Bewegung des Kernes 44 von einer in die andere Endstellung die geöffneten Hauptventile in ihre Schließstellungen zu wandern beginnen, bevor die geschlossenen Hauptventile in ihre Offenstellungen zu wandern beginnen. Die Kolben 59 haben annähernd dieselbe axiale Erstreckung wie die Durchmesser der Radialbohrungen 46 bis 5Oj auf diese Weise tritt bei der Rückkehr der Hauptventile ein Schnappeffekt auf.

Das untere Ende des Kernes 44 weist einen Bund 60 auf (Fig. 3), der am Boden der Ventilbüchse 42 in der nicht beaufschlagten Stellung aufsitzt,(diese Stellung ist in den Fig. 3, 5 und 6 dargestellt). Die quadratischen Schlitze 6l sind am Umfang des Kopfes 46 eingefräst, um einen Auslaßkanal aus dem Inneren der Ventilbüchse 42 zu schaffen.

Der elektromagnetische Aktuator (Betätigungsorgan)

Es kann ein handelsüblicher Elektromagnet 23 (Solenoid) verwendet werden, der hier nicht im einzelnen beschrieben ist. Der

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Anker dieses Elektromagneten wirkt auf das obere Ende des Steuerventilkerns 44 ein, wobei eine gewisse Kraftreserve verbleiben sollte, um ein leichtes Lackieren des Kernes 44 nach übermäßigem Gebrauch in pneumatisehen Anlagen zu ermöglichen.

Das Innere dieses elektromagnetischen Aktuators ist druckdicht und gegen das Innere des Steuerventiles 5 durch einen O-Ring 65 (Fig. 3) abgedichtet; hierdurch wird der Aktuator zu einem "Naßanker"-Aktuator, wodurch gleitende Dichtungen im Ventilmechanismus vermieden werden, während gleichzeitig sichergestellt ist, daß die gesamte Steuerflüssigkeit zur Gänze eingeschlossen bleibt und schließlich durch die Hauptauslaßleitung 7 entlassen wird.

Die Ventilgehäuse 24, 25 können mit dem Aktuator 23 durch nicht dargestellte Schrauben verbunden werden, die von der Unterseite des unteren Ventilgehäuses 25 her eingelassen sind. Wie zu erkennen ist, liegt die Grundplatte des Aktuators 23 am oberen Ende des Mantels 43 an, um die Ventilbüchse 42 gegen ihre untere Dichtung 4l anzudrücken, unter Zuhilfenahme von eingezogenen (gekrümmten) Laschen 66, die dem Mantel 43 angeformt sind.

Pig. 3 stellt eine Ausführungsform eines freien elektrischen Mehrpunkt-Anschlußsteckers 67 dar, der an Verbindungsstifte des Solenoid-Aktuators 23 angeschlossen werden kann.

Betrieb

Die Arbeitsweise der Anlage gemäß den Pig. 2 bis 8 braucht nicht in Einzelheiten beschrieben zu werden. Sie ergibt sich in Übereinstimmung mit der Beschreibung der Punktion des Schemas gemäß Pig. I.

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Funktionelle Vorteile

Der Vorteil dieser zusammengesetzten Kern-Tellerventilanordnung bietet füef folgendem

1. Die Ventilanordnung erfordert sehr geringe Betriebskraft ' von nicht mehr als etwa 0,45 kg bei einem Hub von -etwa 1,5 mm.

2. Die Ventilanordnung arbeitet mit einem genau definierten Schnappeffekt über einem Differenz-Kernweg von etwa 0,2 mm.

J). Das Ventil entwickelt "blasendichte" Regelcharakteristiken - aufgrund des Konzepts der Hauptstufe, während·es gleichzeitig die dem Kernprinzip eigene Beständigkeit und Langlebigkeit besitzt. Leckverluste der Steuerstufe sind in bezug auf die Kapazität der gesamten Ventilanordnung äußerst gering, selbst bei unpassender Zusammenstellung von Kern und Büchse.

4. Ainen unerwünschten "scale effect". Das Prinzip wird im Hinblick auf bestehende Alternativen mit steigendem Bohrungsdurchmesser verbessert.

Alternative Hauptventi!-Konstruktionen

Bei den in den Pig. 9 bis 12 dargestellten Abwandlungen des Hauptventils haben die Ventile einen Einlaß 71, einen Auslaß 72, einen Ringsitz jH-, eine Vorspannfeder 75 und einen Steuerkanal 76.

Bei Fig. 9 hat jedoch das Ventil anstelle des Ringsitzes 74 eine Querschwelle 77> auf welcher eine Membran 75 schließt.

Die Figuren 10a (geschlossen) und 10b (offen) zeigen ein Ventilglied 78 in Kolbenausführung mit losem Sitz mit einem zusätzlichen oberen Sitz 79 zum Vermeiden ständigen Leckflusses nach dem öffnen des Ventils. Auf diese Weise wird selbst dann ein

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vollkommener Abschluß erreicht, wenn das Ventilglied γο etwas lose in seiner Bohrung sitzt.

Fig. 11 (geschlossen) zeigt ein Ventilglied 80 mit einer in einer Richtung wirkenden Dichtung in Form einer flexiblen Lippe 8l, die bei Zweikolbenbetrieb anwendbar ist. Bei Beaufschlagung (Abwärtsbewegung des Ventilgliedes 80) ist der Druck auf beiden Seiten der Lippe 8l im wesentlichen ausgeglichen.

Fig. 12 (geschlossen) zeigt zwei Alternativlösungen. Links der Mittellinie ist ein auf Schiebesitz gefertigter Kolben 82 angeordnet; auf der rechten Seite von der Mittellinie ist eine flexible Lippendichtung 83 auf einem Kolben 84 vorgesehen. Die flexible Lippendichtung 83 setzt der Bewegung des Ventilelementes keinen übermäßigen Reibungswiderstand entgegen, da das über ihm wirksame Druckdifferential bei Bewegung ganz klein ist. Diese Bauarten sind besonders für Anwendungsfälle mit hohem, hydraulischen Druck geeignet. Die Abwandlungen gemäß Fig. 12 können darüber hinaus mit im oberen Bereich vorgesehenen Dichtungen gemäß der Fig. 10a und 10b ausgerüstet sein.

Das Ventil gemäß derFig. I^ bis 16 ist für die Steuerung durch ein Vier-Verbindungs-Steuerventil ausgelegt, das im wesentlichen von der in Fig. 1 dargestellten Bauart sein kann, das jedoch nicht Bestandteil des Ventilgehäuses sein muß. So kann das Steuerventil z.B. oben auf dem Ventilgehäuse 101 montiert sein, während ein Aktuator wiederum oben auf dem Steuerventil angeordnet ist.

Der Ventilblock 101 bildet das Gesamtgehäuse für vier Offen-Geschlossen-Hauptventile 102, und besteht aus zwei Teilen 10;5, 104, die eine einzige, im wesentlichen rechteckige Membran 105 zwischen sich einschließen.

V/ie aus Fig. l6 hervorgeht, weist jedes Hauptventil einen schlaufenförmigen Ventilsitz 106 auf in einer Ventilkammer 10?

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von ähnlicher Gestalt. Die Form ist diejenige eines Rechteckes mit halbkreisförmigen Enden, so daß die "Länge" der Ventilkammer wesentlich größer als die "Breite" ist.

Zur Herstellung eines Anschlusses mit dem Steuerventil sind zwei Gewindet» ohr ungen 108 vorgesehen (siehe Pig. IJt und 14), die mit dem Hauptventil durch entsprechende, im oberen Teil 105 des Gehäuses angeordnete Kanäle 109 in Verbindung stehen.

Einige der Hauptöffnungen des Ventiles stehen miteinander in Verbindung, wie aus Fig. IJ erkennbar. Eine Grundplatte kann am Boden des Gehäuses montiert werden (im wesentlichen ähnlich jener Grundplatte gemäß der Ausführungen der Figuren 2-8), so daß vier Anschlüsse für die Hauptventilkombination geschaffen werden.

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Claims

Patentansprüche

;ehrweg-Regelventileinrichtung für fließfähige Medien mit ' einem Hauptventil und einem dieses regelnde*) Steuerventil, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens vier durch ein Vorsteuerorgan geregelte Auf-Zu-Ventile (Hauptventile) (1-4) vorgesehen sind, deren jedes einen Steueranschluß (35, 36) zu dem Steuerventil (5) (Pilotventil), einen Ventilsitz (32, 74, 77 106) sowie ein axial verschiebbares Ventilglied (27, 73, 78, 80, 82, 84, 105) aufweist, das zwecks Verschliessens des Ventils am einen Hubende des verschiebbaren Ventilgliedes am Ventilsitz aufsitzt, daß alle Hauptventile zueinander parallele Achsen aufweisen und in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, und daß das Steuerventil wenigstens einen Anschluß (52) für eine Versorgungsleitung, wenigstens einen Anschluß (57) für eine Auslaßleitung und zwei Steueranschlüsse (53, 55j 46, 54) aufweist.
2. Regelventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil einen harten Kern (Schieber) und eine harte, den Kern umgebende Büchse aufweist.
3. Regelventileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil ein Kernventil (Schieberventil) mit einer Ventilbüchse und einem axial verschiebbaren Kern ist, mit in der Ventilbüchse vorgesehenen, durch diese hindurchgeführten und im wesentlichen zur Achse der Ventilbüchse parallelen Bohrungen, die zu Anschlüssen an der einen oder an beiden Stirnseiten der Ventilbüchse hinführen, ferner mit Radialbohrungen, welche zu dem Kern benachbarter Ventilöffnungen hinführen, ferner mit einem auf die Ventilbüchse aufgeschobenen Mantel zum Absperren der radial äußeren Enden der Radialbohrungen bzw. zum Herstellen einer Verbindung zwischen diesen Radialbohrungen und weiteren Bohrungen.

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4. Regelventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - "$, dadurch gekennzeichnet, daß in Jeder Endstellung des Steuerventils wenigstens ein Hauptventil geöffnet und wenigstens ein Hauptventil geschlossen ist, und daß beim Verfahren des Steuerventils von einer Endstellung in die andere das Schlies· sen derjenigen Hauptventile, die geöffnet sind, vor dem öffnen der übrigen Hauptventile eingeleitet wird.
5. RegeIventi!einrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Hauptventile. Membranventile sind (d.h. Membranen aufweisen) und in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind, das aus wenigstens zwei Teilen besteht, die in einer im wesentlichen ebenen, zu den Achsen der Hauptventile senkrechten Fläche zusammengefügt sind, und daß ein Blatt (Bogen) aus elastischem Werkstoff zur Bildung vorzugsweise sämtlicher Membranen zwischen den beiden Gehäuseteilen befestigt ist.
6. Regelventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5* dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Hauptventile Membranventile sind mit einer Ventilkammer, die ein bewegliches Ventilglied aufweist, das von einer Membran und einem Ventilsitz getragen oder gebildet ist, und daß die Ventilkammer wesentlich langer als breit ist, in einem zur Ventilachse senkrechten Schnitt gesehen.
7· RegeIventi!einrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß vier Hauptventile in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, und daß das Steuerventil ebenfalls in diesem Gehäuse untergebracht und mit seiner Achse parallel zu den Achsen der Hauptventile angeordnet ist, und daß das Gehäuse Kanäle für die Druckmediumbetätigung der Hauptventile durch das Stauerventil aufweist.

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8. Regelventileinrichtung nach Anspruch "J, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Hauptventile an den Ecken eines Quadrates angeordnet sind (in einem zu den Achsen senkrechten Schnitt gesehen), und daß das Steuerventil mit seiner Achse im Schnittpunkt der Diagonale des genannten Quadrates angeordnet ist.
9· Regelventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hauptventil ein bewegliches Ventilglied aufweist, welches Bestandteil einer Membran ist oder auf einer Membran angeordnet ist, und daß die Membran derart angeordnet ist, daß sie bei geöffnetem Ventil gegen eine Stützfläche gerichtet ist oder sich nahe bei dieser befindet.
10. Regelventileinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 - 9* dadurch gekennzeichnet, daß vier Hauptventile für einen doppeltwirkenden (Zweikammer-)-Druckzylinder vorgesehen sind, daß die vier Hauptventile derart angeordnet sind, daß ein Zufuhr- und ein Auslaßventil für jede Zylinderkammer gebildet ist, wobei das Steuerventil in einer Mit-. telstellung zum Schließen der vier Hauptventile diese mit Druckmedium beaufschlagt, daß die Ventileinrichtung einen Einlaß zum Anschluß an ein Versorgungsnetz, einen Auslaß sowie einen Arbeitsanschluß für jede Zylinderkammer aufweist, daß dem Einlaß zum Verhindern des Rückströmens von Druckmedium aus dem Einlaß heraus ein Rückschlagventil zugeordnet ist, und daß der Einlaß direkt mit jeder der genannten Arbeitsanschlüsse verbunden ist, und zwar über entsprechende Rückschlagventile zum Verhindern eines direkten Zustromes von Medium vom Einlaß zu den Arbeitsanschlüssen.

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11. Regelventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektromagnetische,
einen Anker bewegende Betätigungseinrichtung (Aktuator) vorgesehen ist, und daß der Raum, in dem sich der Anker bewegt, gegen das Steuerventil abgedichtet ist.

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