DE1550559B2 - Druckabhaengiges steuerventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein druckabhängiges Steuerventil zur wechselweisen Verbindung eines Verbrauchers mit Luftüberdruck oder Luftleere, mit je einem Anschluß für den Luftüberdruck, die Luftleere und zum Verbraucher.

Es ist ein Regelventil für Druckluftanlagen bekannt (österreichische Patentschrift 204 857), das als Dreiwegeventil mit vom Regeldruck gesteuertem federbelastetem Kolben ausgebildet ist und eine Entlüftungsöffnung aufweist, die koaxial zur Ventilachse vorgesehen ist, wobei die Entlüftungsöffnung als Drossel ausgestaltet ist, und bei dem der Anschluß für den Verbraucher in einen Ringraum hinter dem federbelasteten Kolben einmündet, der bei geschlossener Zuleitung mit der Entlüftungsöffnung in Verbindung steht. In der Ausgangsstellung ist der Verbraucheranschluß über den Ringraum und den Raum hinter dem Steuerkolben mit der Atmosphäre verbunden. Sobald sich an der Druckluftzuleitung ein Regeldruck aufbaut, hebt der federbelastete Steuerkolben von seinem Sitz ab und öffnet den Druckluftdurchgang zum Ringraum und damit zum Verbraucher und sperrt anschließend die Verbindung vom Ringraum zur Entlüftungsöffnung ab.

Es ist auch eine selbsttätige Schnellentlüftungs-Einrichtung für Druckluftantriebe bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 187 441), welche aus einem zweiteiligen Gehäuse mit gleichachsig angeordneten einander zugekehrten Ein- und Auslaßventilsitzen mit einer für das Ein- und Auslaßventil gemeinsamen elastischen Membran besteht, wobei die Ein- und Auslaßventile Doppelringsitze mit axial gerichteten Ringöffnungen besitzen und die am Rand eingespannte Membran mit einer Mittenöffnung für den Druckluftdurchlaß versehen ist. Sobald Druckluft in die Kammer vor der Membran einströmt, legt diese sich gegen die ringförmige Öffnung, die die Öffnung des Auslaßventils darstellt, gestattet jedoch über ihre Mittenöffnung den Druckluftdurchgang vom Drucklufteinlaß zum Druckluftantriebszylinder. Nach Abschalten der Druckluft wird die Membran entlastet derart, daß sie die ringförmige Einlaßöffnung verschließt, gleichzeitig jedoch das Rückströmen der Druckluft vom Antriebszylinder zur Ringöffnung, die die Öffnung des Auslaßventils darstellt, gestattet.

Schließlich ist ein Druckluftbremsventil bekannt (britische Patentschrift 518 431) mit einem Anschluß für die Atmosphäre, einem Anschluß für die Radbremsen und einem Drucklufteinlaß. Das Ventil besteht aus einem zweiteiligen Gehäuse und einer scheibenförmigen Membran, deren radial äußerer Rand mit Hilfe einer Druckfeder auf den ringförmigen Ventilsitz des Drucklufteinlasses gepreßt wird, wobei sich die entlastete Membran gleichzeitig mit ihrem radial inneren Teil gegen den Anschluß für die Atmosphäre legt und diesen verschließt. Strömt Druckluft in das Ventil ein, so legt sich die Membran fest gegen den Anschluß für die Atmosphäre und öffnet den Druckluftdurchgang zum Ringraum, der an die Radbremsen angeschlossen ist. Sinkt der Druck am Drucklufteinlaß ab, so legt sich der radial äußere Rand der Membran auf den ringförmigen Dichtsitz am Gehäuse und gibt den Druckluftdurchgang vom Anschluß für die Radbremsen zum Anschluß für die Atmosphäre frei, in dem sich der zentrale Bereich der Membran von seinem Ventilsitz am Anschluß für die Atmosphäre abhebt.

Das Steuerventil gemäß der vorliegenden Erfindung dient dem Zweck, einen Verbraucher, beispielsweise den Ladezylinder einer hydrodynamischen Bremse, je nach dem gewünschten Betriebszustand· an eine Vakuumleitung oder an eine Druckluftleitung anzuschließen. Die Erzeugung der Luftleere in dem Verbraucher, beispielsweise dem Ladezylinder der hydrodynamischen Bremse, kann dazu dienen, die Verlustleistung im Leerlauf herabzusetzen, während

ίο die Beaufschlagung des Verbrauchers mit Druckluft in einem solchen Anwendungsfall meist dazu dient, die Bremsung einzuleiten. Die Erfindung richtet sich jedoch nicht nur auf die Anwendung bei hydrodynamischen Bremsen, sondern sie ist allgemein dort verwendbar, wo es darum geht, ohne fremde Hilfsmittel bzw. Steuerorgane einen Verbraucher wechselweise an einen Luftüberdruck bzw. eine Luftleere anzuschließen.

Demnach besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Steuerventil der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das selbsttätig und mit einfachsten Mitteln derart arbeitet, daß es einen Verbraucher mit einer unter Luftleere stehenden Leitung verbindet, die beispielsweise zu einem Vakuumbehälter oder einer Saugpumpe führt, solange ein weiterer Anschluß, nämlich die zum Druckbehälter führende Leitung, lediglich unter Atmosphärendruck steht, während das Steuerventil in dem Augenblick, wo der in der Druckluftleitung herrschende Druck den Atmosphärendruck nennenswert übersteigt, die Leitung zum luftleeren Raum absperren und die Verbindung . des Verbrauchers mit dem Druckluftraum herstellen soll.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die dem Anschluß für den Luftüberdruck entgegengerichtete Kraft einer Feder auf einen im Ventilgehäuse verschiebbar angeordneten Kolben sowie über diesen auf ein Verschlußstück einwirkt, wobei die Kraft der Feder größer ist als die der Druckdifferenz zwischen Luftleere und Atmosphärendruck entsprechende Kraft auf den Kolben, jedoch kleiner als die dem Luftüberdruck entsprechende Kraft auf den Kolben. Bei der Stellung »Luftleere — Verbraucher« erfolgt die Abdichtung der Luftleere gegen den bei dieser Stellung im Anschluß zum Luftüberdruck herrschenden Atmosphärendruck durch ein zwischen dem Kolben und dem Verschlußstück befindliches Dichtelement.

Bei der Stellung »Luftüberdruck — Verbraucher« erfolgt die Abdichtung des Luftüberdrucks gegen die Luftleere durch eine am Anschluß zum Verbraucher angeordnete Dichtscheibe.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das zwischen dem Kolben und dem Verschlußstück befindliche Dichtelement ein gummielastischer Abdichtring.

In einer anderen Ausführungsform ist das zwischen dem Kolben und dem Verschlußstück befindliche Dichtelement durch eine Membran gebildet, die an ihrem Umfang zwischen Ventilgehäuse und Gehäusedeckel eingespannt ist, in dem zwischen Kolben und Ventilgehäuse vorhandenen Ringraum als Membran und auf dem überdruckseitigen Rand des Kolbens als Dichtelement zwischen Kolben und Verschlußstück wirkt und an ihrer inneren Öffnung in einer im Kolben verschiebbaren Muffe gehalten ist, wobei die Membran in dem zwischen der Muffe und dem

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Kolben vorhandenen Ringraum ebenfalls als Mem- konzentrische Führung in der Muffe 5 gestattet, jebran wirkt. doch auf seitlichem Wege bei Abheben des Wulst-Die Erfindung läßt verschiedene Ausführungsmög- randes 12 von der Membran 7 einen seitlichen Luftlichkeiten zu. Zwei Ausführungsbeispiele sind in den dürchgang gestattet und außerdem durch die Stufen-Figuren näher dargestellt. 5 ausbildung die Relativbewegung der Muffe 5 zum

Fig. 1 zeigt ein Steuerventil mit einer Membran Verschlußstück 4 nach oben begrenzt,
als hauptsächlich wirksamem Dichtelement, während Bei der Erläuterung der Wirkungsweise des Steuerin der F i g. 2 ein Steuerventil mit einem Abdicht- ventils wird zunächst davon ausgegangen, daß der ring und separaten Gleitdichtungen zwischen Kolben Verbraucher an den luftleeren Raum angeschlossen und Ventilgehäusebohrung dargestellt ist. io ist, d. h., der Anschluß B ist mit dem Anschluß A Das in F i g. 1 dargestellte Steuerventil besitzt drei verbunden. In diesem Zustand herrscht in dem AnAnschlüsse, und zwar den Anschluß A zum Ver- Schluß C lediglich Atmosphärendruck. Die Feder 3 braucher, den Anschluß B zum Vakuumbehälter und preßt den Kolben 6 gegen den Wulstrand 12 des den Anschluß C zum Druckluftbehälter. Auf das Verschlußstückes 4. Durch die Wirkung des zwischen Ventilgehäuse 1 ist der Gehäusedeckel 2 auf- 15 dem Wulstrand 12 und dem oberen Rand des KoI-geflanscht. Der Gehäusedeckel 2 beinhaltet den An- bens 6 liegenden Dichtelementes sowie durch die Schluß C zum Druckluftbehälter, während die bei- Membranteile der Membran 7 wird das Vakuum vom den anderen Anschlüsse A und B im Ventilgehäuse 1 Atmosphärendruck getrennt.

selbst angeordnet sind. Dabei liegen der Anschluß A Eine Änderung dieses Zustandes erfolgt erst, wenn zum Verbraucher und der Anschluß C zum Druck- 20 der Druck im Anschluß C zunimmt. Dann überwinluftbehälter koaxial zueinander, während der andere det der seitlich durch die Schlitze im Rand 13 in Anschluß B zum Vakuumbehälter senkrecht zur die obere Kammer des Ventils gelangende Luftüber-Achse der beiden erstgenannten Anschlüsse im druck die Kraft der Feder 3 und drückt den Kolben 6 Ventilgehäuse 1 angeordnet ist. Auf der in der Nähe nach unten. Hierbei hebt sich das Verschlußstück 4 des Anschlusses A angeordneten Dichtscheibe 8 stützt 25 von seinem Deckelanschlag ab und wandert zusamsich unter Zwischenlage einer Stützplatte 9 die Fe- men mit dem Kolben 6 und der Muffe 5 so weit auf der 3 ab, deren entgegengesetztes Ende, ebenfalls die gegenüberliegende Anschlußbohrung zum Verunter Zwischenlage eines Stützringes 10, auf einen braucher zu, bis der untere Rand der Muffe 5 durch Kolben 6 drückt. In der Stellung, bei der der Ver- Eindrücken in die* Dichtscheibe 8 die Verbindung braucher über den Anschluß A mit dem Vakuum- 30 zwischen dem Anschluß A und dem Anschluß B behälter über den Anschluß B verbunden ist, herrscht trennt. Bei weiterer Druckzunahme in Anschluß C in dem Anschluß C lediglich Atmosphärendruck. Die wandert der Kolben 6 mit der Membran 7 weiter Kraft der Feder 3 muß daher so bemessen sein, daß und löst sich von dem Wulstrand 12 des Verschlußsie den gegen das Vakuum wirkenden Atmosphären- Stückes 4, das sich auf der Muffe 5 abstützt. Hierdruck überwindet und den Kolben 6 nach oben 35 durch ist die Dichtwirkung am Wulstrand 12 aufdrückt, gehoben, und es strömt Druckluft zwischen den ein-Zwischen die Flansche des Ventilgehäuses 1 und zelnen Blättern der Kreuzführung 11 durch die innere des Gehäusedeckels 2 ist die Membran 7 eingespannt, Bohrung der Muffe 5 und die Bohrung der Dichtdie dort in einem wulstförmig ausgebildeten Ring scheibe 8 in den Anschluß A zum Verbraucher. Sofestgehalten ist. Die andere Halterung der Mem- 40 mit wird die Verbindung zwischen dem Anschluß C bran 7 erfolgt an ihrer inneren Öffnung ebenfalls und dem Anschluß A offen gehalten und die vollin Wulstform in einer Muffe 5, die in einer inneren ständige Verbindung zwischen dem Verbraucher und Bohrung des Kolbens 6 verschiebbar koaxial geführt der Druckluft hergestellt. .
ist. In dem Gebiet, über das sich die Membran 7 ra- Geht der Druck im Anschluß C wieder auf dial erstreckt, befinden sich zwei Ringräume, und 45 Atmosphärendruck zurück, so verläuft der Vorgang zwar einer zwischen der Muffe 5 und dem Kolben 6, in umgekehrter Reihenfolge. Die Kraft der Feder 3 sowie ein anderer zwischen dem Kolben 6 und dem ist — zumal sie zusammengepreßt ist — größer als Ventilgehäuse 1. Diese beiden Ringräume werden die aus dem auf den Kolben 6 wirkenden Druck durch membranartig ausgebildete Partien der Mem- resultierende Kraft aus der Zuleitung C. Somit wird bran abgedichtet. Die Membran 7 ist daher auch als 50 der Kolben 6 nach oben gedrückt, bis sich der dich-Doppelmembran zu bezeichnen. Sie hat jedoch noch tende Teil der Membran 7 wieder an den Wulstrand die weitere Funktion einer Abdichtung zwischen 12 des Verschlußstückes 4 anpreßt. Die Muffe 5 bedem oberen Rand des Kolbens 6 und dem Ver- sitzt einen Rand, durch den sie ebenfalls bis in die schlußstück 4. Dieses Verschlußstück 4 besitzt auf obere Stellung mitgenommen wird. Damit ist der urseiner Unterseite einen Wulstrand 12, der sich in 55 sprüngliche Zustand wiederhergestellt,
den Teil der Membran 7 eindrückt, der auf dem Bei dem in F i g. 2 dargestellten Steuerventil ist, oberen Rand des Kolbens 6 als Dichtelement aus- ähnlich wie in F i g. 1, das Ventilgehäuse 101 mit gebildet ist, solange die Feder 3 den Kolben 6 nach dem Gehäusedeckel 102 durch eine Flanschverbinoben drückt. Auf diese Weise erfolgt die gesamte dung verschraubt. Im Ventilgehäuse 101 befinden Dichtung im Niederdruckgebiet lediglich durch die 60 sich der Anschluß A zum Verbraucher und der AnMembran?. Im übrigen ist das Verschlußstück 4 Schluß B zum Vakuumbehälter. Im Gehäusedeckel eine vorzugsweise aus Kunststoff gefertigte Scheibe 102 ist der Anschluß C zum Druckluftbehälter anmit dem bereits erwähnten an seiner Unterseite be- geordnet. In Abweichung von F i g. 1 liegen die Anfindlichen Wulstrand 12, sowie einem nach dem An- Schlüsse B und C koaxial zueinander, während der Schluß für die Druckluft zu liegenden Rand 13, in 65 Anschluß A zum Verbraucher senkrecht zur Achse den zum Zwecke des seitlichen Luftdurchganges der beiden erstgenannten Anschlüsse liegt. Die sich Schlitze gefräst sind. Ferner besitzt das Verschluß- über die metallische Stützplatte 109 gegen die Dichtstück 4 eine stufenartige Kreuzführung 11, die eine scheibe 108 bzw. den Gehäuseboden abstützende

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Feder 103 drückt den Kolben 106 nach rechts, solange im Anschluß C Atmosphärendruck herrscht. Das Verschlußstück 104 besitzt einen Rand 113, in den Schlitze zum Luftdurchtritt eingefräst sind. Außerdem besitzt das Verschlußstück 104 in ähnlicher Ausbildung wie in F i g. 1 einen Wulstrand 112, der sich in einen Abdichtring 107 preßt, der in eine Fläche des Kolbens 106 eingelegt ist. Dieser Abdichtring 107 übernimmt die gesamte Abdichtung bei Niederdruck im Innenraum, während an Stelle der Membran in Fig. 1 in dem hier beschriebenen Fall der Kolben 106 durch Gleitdichtungen 115 und 116 in der Bohrung des Ventilgehäuses 1 abgedichtet ist. In der Hochdruckstellung, d. h. wenn eine Verbindung von der Druckluft zum Verbraucher hergestellt ist, erfolgt die Dichtung der Druckluft gegen den Vakiuimbehälter über die Dichtscheibe 108, in deren Bohrung sich die Stirnfläche des Stößels 114, der mit dem Verschlußstück 104 aus einem Teil besteht, einpreßt. Auf dem Stößel 114 ist eine ringförmige Führung 111 angebracht, die in dem verlängerten Ende des Kolbens 106, wo sich seitliche Schlitze befinden, gleitet. Hierdurch kann eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Kolbens 106, in dem sich der Stößel 114 befindet, zu den Anschlüssen für den Verbraucher hergestellt werden.

In der gezeichneten Stellung, der sogenannten Niederdruckstellung, besteht eine Verbindung zwischen der Luftleere und dem Verbraucher. Die Kraft der Feder 103 ist größer als die durch den Atmosphärendruck auf den Kolben 106 hervorgerufene Druckkraft, so daß der Kolben 106 in der gezeichneten Rechtslage verbleibt.

Sobald der Druck im Anschluß C über den Atmosphärendruck hinausgeht, strömt die Druckluft durch die seitlichen Schlitze in dem oberen Bund 113 am Verschlußstück 104, beaufschlagt den Kolben 106 und bewegt ihn nach links. Hierbei bewegt sich auch das Verschlußstück 104 nach links, so daß die Stirnfläche des Stößels 114 die Bohrung in der Dichtscheibe 108 verschließt, wodurch die Verbindung vom Verbraucher zum Vakuumbehälter bzw. von dem Anschluß A zum Anschluß B getrennt ist. Bei weiterer Druckzunahme im Anschluß C wandert der Kolben 106 weiter und löst sich von dem Wulstrand 112 des Verschlußstückes 104. . Hierdurch ist die Dichtwirkung am Wulstrand 112 aufgehoben, und es strömt Druckluft durch die Bohrung des Kolbens 106 zwischen den einzelnen Schlitzen der Führung 111 hindurch in den Anschluß A zum Verbraucher.

Sobald der Druck im Anschluß C wieder auf den Atmosphärendruck zurückgeht, überwindet die Kraft der Feder 103 den gegen den Kolben 106 stehenden Druck aus dem Anschluß C und verschiebt diesen nach rechts, bis der ursprüngliche Zustand wiederhergestellt ist.

Durch die in den beiden Ausführungsbeispielen erläuterte Erfindung ist es möglich, in einem Drucksystem, wo eine Vakuum- und eine Druckluftleitung zusammenlaufen und zu einem Verbraucher weiterführen, ohne fremde Hilfsmittel, d. h. nur durch den Zustand in der Druckluftleitung, das Ventil umzuschalten. ^c-

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Druckabhängiges Steuerventil zur wechselweisen Verbindung eines Verbrauchers mit Luftüberdruck oder Luftleere, mit je einem Anschluß für den Luftüberdruck, die Luftleere und zum Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Anschluß für den Luftüberdruck (C) entgegengerichtete Kraft einer Feder (3,103) auf einen im Ventilgehäuse (1,101) verschiebbar angeordneten Kolben (6,106) sowie über diesen auf ein Verschlußstück (4,104) einwirkt, wobei die Kraft der Feder (3,103) größer ist als die der Druckdifferenz zwischen Luftleere und Atmosphärendruck entsprechende Kraft auf den Kolben (6,106), jedoch kleiner als die dem Luftüberdruck entsprechende Kraft auf den Kolben (6,106).

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Stellung »Luftleere — Verbraucher« die Abdichtung der Luftleere gegen den bei dieser Stellung im Anschluß zum Luftüberdruck (C) herrschenden Atmosphärendruck durch ein zwischen dem Kolben (6,106) und dem Verschlußstück (4,104) befindliches Dichtelement erfolgt.

3. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Stellung »Luftüberdruck — Verbraucher« die Abdichtung des Luftüberdrucks gegen die Luftleere durch eine am Anschluß zum Verbraucher (A) angeordnete Dichtscheibe (8,108) erfolgt.

4. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zwisehen dem Kolben (106) und dem Verschlußstück (104) befindliche Dichtelement ein gummielastischer Abdichtring (107) ist.

5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zwisehen dem Kolben (6) und dem Verschlußstück (4) befindliche Dichtelement durch eine Membran (7) gebildet ist, die an ihrem Umfang zwischen Ventilgehäuse (1) und Gehäusedeckel (2) eingespannt ist, in dem zwischen Kolben (6) und Ventilgehäuse (1) vorhandenen Ringraum als Membran und auf dem überdruckseitigen Rand des Kolbens (6) als Dichtelement zwischen Kolben (6) und Verschlußstück (4) wirkt und an ihrer inneren Öffnung in einer im Kolben (6) verschiebbaren Muffe (5) gehalten ist, wobei die Membran (7) in dem zwischen der Muffe (5) und dem Kolben (6) vorhandenen Ringraum ebenfalls als Membran wirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen