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Mehrwegeventil Die Erfindung bezieht sich auf ein Mehrwegeventil zum
wahlweisen Anschluß einer Verbrauchsleitung an eine Zufluß- oder Abflußleitung.
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Es sind bereits Ventile dieser Art bekannt, die zwei Kammern aufweisen,
von denen die eine mit einer Zuflußleitung, die andere mit einer Abflußleitung verbunden
ist. Jeder Kammer ist ein Ventilverschlußkörper zugeordnet, der es ermöglicht, wahlweise
die eine oder die andere Kammer an eine dritte, die beiden Kammern verbindende
und mit einer Verbrauchsleitung in Verbindung stehende Kammer anzuschließen.
Dies wird bei den bekannten Ventilen mit Hilfe einer Ventilstange ermöglicht, die
gegenüber den Ventilverschlußkörpern axial verschiebbar ist und bei ihrer Verschiebung
aus einer Mittellage, in der sich beide Verschlußkörper, durch das Druckmittel beaufschlagt,
in ihrer Schließstellung befinden, je nach der Bewegungsrichtung den einen
oder den anderen Verschlußkörper mit Hilfe von Mitnehmern in die Offenstellung bewegt.
Zum Zurückführen der Verschlußkörper in die Schließstellung sind Federn vorgesehen.
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Wesentlich zuverlässiger im Betrieb und in ihrer Bauart einfacher
sind derartige Ventile, wenn erfindungsgemäß die Ventilstange mit den starr darauf
befestigten Ventilverschlußkörpem unter der Einwirkung des Strömungsmitteldrucks
kraftschlüssig in Anlage an der von außen betätigbaren Verstelleinrichtung gehalten
wird. Eine solche Ausbildung macht die Verwendung von Federn überflüssig, weil der
Druck des Strömungsmittels eine selbsttätige Einstellung in eine Normalstellung
herbeiführt.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt einen längs der Mittelachse eines erfindungsgemäßen
Ventils gelegten Schnitt; Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie 11-11
in Fig. 1.
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Das Ventil nach Fig. 1 besteht aus einem Ventil-P Cr häuse
2 mit zwei Kammern 4 und 9, die durch einen zentralen Kanal 21 verbunden
sind. In dem Kanal 21 ist eine axial hin- und herbewegbare Ventilstange
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angeordnet, deren eines Ende aus dem Gehäuse 2 herausgeführt ist und von
Hand oder auf mechamschem Wege betätigt werden kann. Innerhalb der Kammern 4 bzw.
9 sind an der Stange nachgiebige Membranen 6 und 11 befestigt,
die gelocht sind und an ihrem äußeren Rand fest mit den entsprechenden Kammerwänden
verbunden sind. Die erste Kammer 4 wird durch die Membran 6 in zwei Teile
4 a und 4 b
und die zweite Kammer 9 durch die Membran
11 in zwei Teile unterteilt. Die Kammern sind vorteilhafterweise zylindrisch
und gleichachsig mit dem Gehäuse ausgebildet, und der Durchmesser des Kanals 21
ist erheblich kleiner als derjenige der Kammern.
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In dem Gehäuse 2 sind drei radiale Anschlußkanäle 14, 16 und
17 vorgesehen, die mit den Kammern 4 und 9 bzw. dem Kanal 21 in Verbindung
stehen. Der erste Kanal 14 mündet an seinem radial innenliegenden Ende in einen
Kanal 18, der radial von dem Kanal 14 ausgeht und zum rechten Teil 4
a der Kammer 4 fährt. An den zweiten Kanal 16 schließt sich ein axial
verlaufender Kanal 19 an, der in den, zentralen Kanal 21 mündet. Von dem
dritten Kanal 17 geht ein radialer Kanal 22 aus, der zum linken Teil
9 a der Kammer 9
führt.
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Die Membran 6 wird durch das Abschlußstück 7
gegen eine
innerhalb des Gehäuses 2 vorgesehene Schulter 24 gedrückt. Sie besitzt mehrere Öffnungen
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und trägt in der Mitte einen verhältnismäßig kräftig ausgebildeten Nabenteil
27, der die bereits erwähnte Stange 37 umschließt und an seinem axial
nach innen gerichteten Ende eine konische Ventilsitzfläche 28 aufweist.
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Die Membran 11 wird auf ähnliche Weise durch das Abschlußstück
12 gegen eine Schulter 31 gedrückt und besitzt an dem axial nach innen gerichteten
Ende des zugehörigen, die Stange 37 fest umschließenden Nabenteils
33 eine konische Ventilsitzfläche 32. Die Sitzfläche 28 arbeitet
mit einem konischen Ventilsitz 34 und die Sitzfläche 32 mit einem konischen
Ventilsitz 36 zusammen.
Die Membran 6 wird zwischen
den Flanschen 38
und 39 in der Nähe des linken Endes 61 der
Stange und die Membran 11 zwischen dem ringförmigen Flansch 41 und der diesem
gegenüberliegenden Fläche 42 des Kopfstücks 43 festgehalten.
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Das Kopfstück 43 ist in einer zentralen öffnung 44 des Abschlußstücks
12 gleitend beweglich. Zur Ab-
dichtung ist ein Dichtungsring 46 vorgesehen.
Die nach links weisende Fläche 42 des Kopfstücks 43 besitzt einen größeren Durchmesser
als der äußere Umfang der konischen Sitzfläche 32 und der benachbarte Teil
der Nabe 33, so daß eine Druckfläche 47 vorhanden ist.
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Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird die nach links wirkende
Betätigungskraft auf mechanischem Weg durch den Knopf 51 aufgebracht, der
seinerseits von Hand über einen Hebelmechanismus 52
hydraulisch oder elektrisch
betätigt werden kann. Der Knopf 51 trägt in der Mitte einen Fortsatz
50, der in einer zentralen Aussparung 53 des Kopfstücks 43 gleitend
beweglich ist und durch einen Stift 54 geführt wird, welcher sich durch den Fortsatz
50 hindurch erstreckt und in axial gerichtete Schlitze 55 und
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hineinragt, welch letztere sich durch die Wandung der Aussparung
53 in dem Kopfstück 43 erstrecken. Eine Feder 57 spannt den Knopf
51 ständig von dem Abschlußstück 12 weg vor. Diese Feder liefert eine Pufferwirkung
zwischen dem Knopf und dem Kopfstück 43, wenn die Betätigung von Hand erfolgt, und
für den Fall, daß ein mechanisches Betätigun#gsglied, z. B. der Hebel 52, verwendet
wird, hebt sie einen möglicherweise vorhandenen toten Gang zwischen dem Knopf und
dem Betätigungsende 58 des Hebels auf.
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Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Ventils ist folgende: Bei
Wahl des Kanals 14 als Einlaß strömt das Druckmittel, beispielsweise Luft, bei der
in Fig. 1 gezeigten Stellung der Ventilteile von dem Kanal 14 aus über den
Kanal 18 in den Teil 4 a der Kammer 4 und von dort aus an dem Ventil
28 vorbei zu dem Kanal 21 und über den Kanal 19 und den Kanal
16 zu dem angeschlossenen Verbraucher. Der Luftdruck übt innerhalb des Kanals
21 gleich starke Drücke in beiden axialen Richtungen gegen die einander zugewandten
Flächen der Flansche 39 und 41 sowie gegen die unmittelbar benachbarten,
einander zugewandten Teile der Meinbrannaben 27 und 33 aus. Diese
Drücke gleichen sich gegenseitig aus. Während die Luft in den Kana121 einströmt,
strömt gleichzeitig Luft durch die Öffnungen26 in die Kammer4b ein und drückt gegen
die gesamte Räche auf der linken Seite der Membran6, und zwar einschließlich des
linken Endes des Flansches 38 und der Stange 37. Der auf das linke
Ende 61
der Stange 37 aufgebrachte Druck wird jedoch nicht durch irgendeinen
anderen Druck im Gleichgewicht gehalten, und daher wird der so aufgebrachte Druck
in Verbindung mit der Herabsetzung des Drucks zwischen dem Ventil 28 und
dem Ventilsitz 34 auf Grund des Satzes von B e r n o u 11 i bei der Steigerung
der Strömungsgeschwindigkeit der Luft längs des Ventils bestrebt sein, die Ventilstange
37 nach rechts zu drükken, bis die Sitzfläche 28 an dem Sitz 34 anliegt.
Nimmt man an, daß der Betätigungsgriff die in Fig. 1 durch die gestrichelte
Linie 58 a angedeutete Stellung einnimmt, so daß sich die Ventilstange
37 nach rechts bewegen kann, wird sich das Ventil bei der Beaufschlagung
des ersten Kanals 14 sofort schließen. Die Luft, die in dem Kanal 16 oder
in damit verbundenen Teilen vorhanden ist, kann nunmehr durch die Kanäle
19 und 21, zwischen dem Ventil 32 und dem Ventilsitz 36 hindurch
zu der Kammer 9 a und von dort aus durch den Kanal 22 strömen und
durch den Kanal 17 nach außen ,gelangen. Da beide Seiten der Kammer
9 somit mit der Atmosphäre in Verbindung stehen, zeigen weder die Membran
11 noch die ihr zugeordneten Teile ein Bestreben, die Lage der Ventilstange
37 zu beeinflussen.
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Wenn der Betätigungsgriff 52 in die in Fig. 1 durch Vollinien
angedeutete Stellung gebracht wird, wird der Knopf 51 nach links gedrückt,
so daß er sich am rechten Ende des Kopfstücks 43 abstützt und hierbei das Ventil
in die aus Fig. 1 ersichtliche Stellung zurückführt. Die Luft kann nunmehr
durch die Kanäle 14 und 18, zwischen dem Ventil 28 und dem Ventilsitz
34 hindurch zu dem Kanal 21 strömen und von dort aus über den Kanal 19 zu
dem Verbraucher gelangen. Da das Ventil 32 an der Sitzfläche 36 anliegt,
kann an dieser Stelle keine Luft zu dem Entlüftungskanal entweichen. Wenn der Betätigungsgriff
52 erneut in die durch die gestrichelte Linie 58 a angedeutete Stellung
gebracht wird, kann sich das Ventil 28 wiederum an die Sitzfläche 34 anlegen,
wie es weiter oben beschrieben wurde. Das Ventil ist also normalerweise geschlossen,
und zwar wird es durch den Luftdruck geschlossen gehalten, und es werden keine Federn
benötigt.
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Es sei nunmehr angenommen, daß die Druckleitung mit dem dritten Kanal
17 verbunden ist und daß der erste Kanal 14 als Entlüftungsleitung wirkt.
Der Luftdruck beaufschlagt jetzt die Kammer 9 auf beiden Seiten der Membran
11 und ist auf beiden Merabranseiten ausgeglichen. Dieser Druck wirkt sich
jedoch schnell zwischen dem Ventil 32 und der Sitzfläche 36
aus und
bewirkt somit, daß die Ventilstange 37 nach rechts gedrückt wird, da zwischen
dem Durchmesser der Nabe 33 und der Stange 37 eine größere Fläche
vorhanden ist, durch die wiederum bewirkt wird, daß ein Druck nach rechts entsteht
und die auf der rechten Seite liegende Fläche der Nabe 33 durch die Stange
43 g gegen eine Berührung mit dem unter Druck stehenden Strömungsmittel geschützt
wird. Wenn ein zusätzlicher, nach rechts wirkender Druck benötigt wird, kann man
der Stange 43 im Vergleich zum Durchmesser der Nabe33 eine größere Abmessung geben,
um eine zusätzliche Fläche 47 zu schaffen, durch die das System nach rechts gedrückt
wird. Das unter Druck stehende Strömungsmittel, das durch das Ventil 28 hindurch
entweicht, durchströmt die Öffnungen 26 und übt einen Druck auf das Ende
61 der Stange 37 aus, wodurch die Vorspannung der Stange nach rechts
und das Andrücken des Ventils 28 an die Sitzfläche 34 unterstützt bzw. verstärkt
wird. Hierdurch wird ein Öff-
nen des Ventils 32 und ein Schließen,
des Ventils 28
bewirkt, so daß die Luft aus dem Kanal 17 zu dem zentralen
Kanal 21, dann zu dem Kanal 19 und schließlich durch den Kanal
16 zu dem Verbraucher strömen kann. Das Ventil 28, das die Verbindung
zu dem Kanal 14 steuert, ist geschlossen. Das Ventil ist somit normalerweise geöffnet,
wenn der Betätigungsgriff 52 die durch die gestrichelte Linie 58 a angedeutete
Stellung einnimmt.
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Wenn der Ventilgriff 52 in die durch Vollinien angedeutete Stellung
bewegt wird, wird eine mechanische Bewegung der Ventilstange 37 nach links
bewirkt, das Ventil 32 wird auf die Sitzfläche 36 gedrückt, und das
Ventil 28 wird geöffnet, so daß von dem Verbraucher kommende Luft durch den
Kanal 16, den Kanal 19,
den zentralen Kanal 21 und die Bohrung
18 zu dem
Kanal 14 strömen kann, um in die Atmosphäre abgeblasen
zu werden. Wenn der Betätigungsgriff 52 in die der gestrich#elten Linie
58 a entsprechende Stellung zurückgeführt wird, kann der in dem Kanal
17 herrschende Druck die Fläche 47 beaufschlagen und das Ventil erneut öffnen.
Das Ventil ist somit normalerweise -eöffnet, und es wird durch eine mechanische
Bewegung des Kopfstücks 43 der Ventilstange nach links geschlossen.
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Man erkennt somit, daß sich das hier beschriebene Ventil sowohl als
normalerweise aeöffnetes als auch als normalerweise geschlossenes Ventil verwenden
läßt, was jeweils lediglich von der Wahl der Druckzuführungs- und Entlüftungskanäle
abhängt, und daß man das Ventil von der einen auf die andere Verwendungsweise lediglich
dadurch umstellen kann, daß man die Funktionen des ersten Kanals 14 und des dritten
Kanals 17 miteinander vertauscht.
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Wenn erforderlich, kann auch die Ventilstange fest angeordnet sein,
und die Betätigung des Ventils kann durch eine Bewegung des Ventilgehäuses bewirkt
werden.