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Ventilanordnung mit zwei gleichachsig liegenden.. druckmittelbetätigten
Ventilen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung mit zwei
gleichachsig liegenden, druckmittelbetätigten Ventilen mit je einem Kolben,
einer Kolbenstange und einem daran befestigten Verschlußstück, deren Kolben unter
Steuerung durch eine Steuereinrichtung so vom Druck beaufschlagt werden, daß sie
in ihrer einen Arbeitsstellung am weitesten voneinander weg liegen, mit einer zwischen
den einander zugewandten Druckräumen der beiden Kolben angeordneten Zwischenwand
und einer die Kolben in einer der beiden Arbeitsstellungen haltenden Feder.
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Es ist eine derartige Ventilanordnung bekannt, wo jeder Kolben über
seine Kolbenstange mit einem Verschlußstück verbunden ist und in der am weitesten
voneinander weg liegenden Arbeitsstellung einerseits die Eintrittsöffnung und andererseits
die Austrittst öffnung zur Ventilanordnung nacheinander verschließt. Dabei ist der
eine der beiden Kolben durch eine die Kolbenstange umfassende Feder, die sich am
Ventilgehäuse abstützt, bestrebt, in dieser Arbeitsstellung zu verbleiben. Die Druckräume
vor den beiden Kolben sind durch die geschlossene Gehäusezwischenwand voneinander
getrennt. Jeder Druckraum steht aber über ein besonderes Zuleitungsrohr mit einer
gemeinsamen Vorkammer in Verbindung, die von der Eintrittsöffnung mit Druckmittel
versorgt wird. Diese Zuleitungsrohre machen besonders Dichtungen im Gehäuse erforderlich.
Aber auch die zusätzliche Vorkammer benötigt weitere Dichtungsmittel. Durch diesen
Umweg der Verbindung der beiden Druckräume über weitere Leitungen und eine Kammer
wird kostbarer Raum im Bereich der Ventile beansprucht, der für andere wichtige
Bauteile verlorengeht.
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Der vorlie-enden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung
der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der diese Arbeitsstellung der beiden
Kolben auf viel einfachere und raumsparendere Weise herbeigeführt wird.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Zwischenwand mit
einer die beiden Druckräume ,verbindenden Bohrung versehen wird und nur der eine
Druckrauna eine Verbindung zur Steuereinrichtung aufweist, während der zweite Druckraum
durch die Bohrung mit Druckmittel versorgt wird.
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Neben dieser einfacheren, werkstoffsparenden Gestaltung erhält man
nun auch noch den Vorteil, den dadurch gewonnenen Platz zur Anordnung weiterer wichtiger
Verbindungskammern. verwenden zu können, mit deren Hilfe die erfindungsgemäße Ventilanordnung
in der Lage ist, als Steuerventil für einen doppeltwirkenden Flüssigkeitsmotor verwendet
zu werden, wie an Hand der Ausführungsbeispiele gezeigt werden soll.
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Die die Kolben in einer der beiden Arbeitsstellun-"en cr haltenden
Federn lassen sich in zwei Weisen gestalten. Eine besonders vorteilhafte Gestaltung
besteht darin, eine beiden Kolben gemeinsame Feder vorzusehen, die einfach durch
die Bohrung in der Zwischenwand hindurchgeführt ist und sich mit ihren Enden auf
den einander zuaekehrten Seiten der beiden Kolben abstützt. Zum anderen können die
Federn als eine jeder Kolbenstange zugeordnete Rastfeder ausgebildet sein, die in
entsprechend dem Abstand der beiden Arbeitsstellungen der Ventile auf den Kolbenstangen
angeordnete Rastnuten verrastbar ist.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungesbeispielen
dargestellt. Es zeigt F i o,. 1 einen teilweise schematischen Schnitt durch
eine Ventilanordnung nach der Erfindung als erstes Ausführungsbeispiel, F i
g. 2 einen ähnlichen Schnitt durch eine weitere Ausführung einer Ventilanordnung
nach der Erfindung und
F i g. 3 die Schnittansicht eines
Bauteiles von F i g. 2.
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Die in F i g. 1. gezeigte Ventilanordnung 1 umfaßt eine
Verteilerplatte 2, ein Hauptventilgehäuse 3 und ein Steuerventilgehäuse 4,
die aneinander befestigt sind. Dichtungen 6 und 7 sind dazwischen
vorgesehen.
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Die Verteilerplatte 2 ist auf einer Seite mit einer Einlaßöffnung
9, einer Auslaßöffnung 10 sowie mit einer Fernsteueröffnung
11 versehen, die durch einen Stopfen 12 verschlossen ist, wenn der Druck
in der Öffnung 9 als Steuerdruck benutzt wird. Ferner zeigt die Verteilerplatte
2 eine Elektrokabelverbindungsöffnung 14. Die Verteilerplatte 2 ist auf seiner anderen
Seite mit einem Paar von nicht erkennbaren Motoröffnunaen versehen, an die die Zuleitungen
zu einem nicht dargestellten doppeltwirkenden Flüssigkeitsmotor angeschlossen werden.
Die Einlaß- 9, Auslaß-10 und Motoröffnung an der Oberseite der Verteilerplatte
2 stimmen mit entsprechenden Kanälen 9, 10'
und zu den Motoröffnungen führenden
Kanälen 15'
und 16' im Hauptventilgehäuse 3 überein. In einer
Öffnung 17 in der Verteilerplatte 2 ist eine gummielastische elektrische
Kupplung 18 montiert, die nach oben weist und elektrische Kabel
19, 19' trägt, die sich durch einen Kanal 20 bis zu einer einstückigen Verbindungsdose
21 verlaufen.
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Die Kupplung 18 erstreckt sich in eine Öffnung 28
des
Hauptventilgehäuses 3 hinein. Die Verbindungsdose 21 besitzt eine entfernbare
Deckelplatte 23.
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Die Verteilerplatte 2 ist ferner mit der Einlaßöffnung 9 über
einen Kanal 25 verbunden, der zu der Unterseite eines Rückschlagventils
26 führt, wenn, wie im vorliegendem Fall, die Druckmittelquelle für den Steuerdruck
die gleiche sein soll wie für den Haupteinlaß. Wenn jedoch ein fremdes Druckmittel
benutzt wird, dann wird der Stopfen 12 aus der Öff-
nung 11 herausgeschraubt
und damit die Verbindung zur Einfaßöffnung 9 versperrt, um ein fremdes Druckmittel
mit der Öffnung 11 zu verbinden.
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Das Hauptventilgehäuse 3 besteht aus einem rechteckigen, rohrförmigen
Abschnitt 3' und einem kreisförmigen, rohrförmigen Abschnitt Y`, die
miteinander durch Längs- und Querrippen 3... verbunden sind. Es besitzt ferner
einen Zuführungskanal 27, um über das vorerwähnte Rückschlagventil
26 Steuerdruckluft zu dem Steuerventilgehäuse 4 zu leiten.
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Das Hauptventilgehäuse 3 trägt in der rechteckigen
im
Öffnung 28 von großer Weite, die nach unten hin enger wird, zur
biegsamen Montage einen elektrischen Stecker 29. Auch hat das untere Ende
des Steckers 29
ähnlich wie die damit zusammenwirkende Kupplung
28 seitlichen Spielraum bei der Öffnung 18.
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Der Zuführungskanal 27 für die Druckmittel besitzt einen vergrößerten
Kammerteil 27", um eine große Menge von Druckmittel, z. B. Druckluft, vorrätig
zu haben, falls der Druck im Einlaß 9 oder in der öffnung 11 abfallen
sollte. Das Rückschlagventil 26
dient also dazu, Druckluft in der Kammer
27' und im Kanal 27 zu speichern. Der Kanal 27 mündet in einen
entsprechenden Kanal 27' im Steuerventilgehäuse 4.
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In einem Spritzgußgehäuse 36 des Steuerventil-2, ehäuses 4
ist eine Magnetspule 35 untergebracht. Ihr Verschlußteil 38 hat gut
gummielastische Endteile, die mit Sitzflächen 39 und 40 zusammenwirken. Wenn
die Spule 35 stromlos ist, drückt eine Feder 41 das als Anker wirkende Verschlußteil
38 auf den Sitz 39. Das Steuerventilgehäuse 4 ist ferner mit einem
drehbaren Nocken 42 versehen, mit dem der Verschlußteil 38
vom Sitz
39 von Hand wegbewegt und auf den anderen Sitz 40 gedrückt werden kann. Es
ist möglich, das Magnetgehäuse 36 an der anderen Seite des Mittelstückes
40 zu montieren.
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Das Hauptventilgehäuse 3 hat ein Paar von axial ausgerichteten
Bohrungen 45, 46, die durch eine mit ihm einstückige durchbrochene Zwischenwand
49 voneinander getrennt sind.
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In den Bohrungen 45, 46 sind Sitzringe 48 eingesetzt und in ersten
Verbreiterungen 48' gesichert. Weitere Sitzringe 47 sind in zweiten Verbreiterungen
47' montiert und gesichert. Sie haben mehrere vorstehende Finger47", um die ersten
Sitzringe 48 in ihrer Lage zu halten.
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In jeder Bohrung 45, 46 ist ein Kolben 50 eines Einzelventils
51 hin- und herschiebbar angeordnet. Die Zwischenwand 49 hat eine Bohrung
52. Durch diese Bohrung 52 erstreckt sich eine Schraubenfeder
53, die bestrebt ist, die beiden Ventile 51 so zu belasten, daß die
Außenseiten von Verschlußstücken 54 sich an die äußeren Sitzringe 47 anlegen.
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Wenn die Kolben 50 gegeneinanderbewegt werden, kommen die inneren
Seiten der Verschlußstücke 54 an den Sitzringen 48 zur Anlage. Jedes Ventil
51 hat eine äußere Kolbenstange 56, die in einem Lager 57
geführt
ist, das eine unrunde, z. B. sechseckige Führungsausnehmung in der Abschlußplatte
58 besitzt. Die Platte 58 dient dazu, die Sitzringe 47 in ihren Verbreiterungen
zu halten. Weil die Ventile 51 mit Hilfe dieser äußeren Kolbenstangen
56 geführt sind, können die Verschlußstücke 54 von radialer Berührung frei
gehalten werden, so daß um sie herum ein Ringraum besteht, der einen ungestörten
Fluß von Druckmittel zwischen den Kanälen 15', 16' und den Sitzringen 47,
48 gestattet. Druckführungszweigkanäle 9" schneiden die linke Verbreiterung
47' außerhalb des zugehörigen Ringes 47, und Druckzuführungszweigkanäle
9... schneiden die rechte Bohrung 46 innerhalb des Sitzringes 48.
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Wenn die Spule 35 nicht erregt ist und das Verschlußteil
38 auf dem Sitz 39 aufsitzt, strömt Druckluft aus der Einlaßöffnung
9 durch den Kanal 25 und das Rückschlagventil 26, durch die
Kanäle 27 und 27'
in die Kammer 60 des Magnetgehäuses
36 und dann durch die Öffnung 61 im rechten Sitz 40 um den Anker herum,
durch die damit sich deckenden Kanäle 62
und 63 im Steuerventilgehäuse
4 und Hauptventilgehäuse 3 bis zu der einen Druckkammer 64, die sich zwischen
dem linken Kolben 50 und der Zwischenwand 49 befindet, um dann durch die
Öffnung 52 die andere Druckkammer 64' zu erreichen, die zwischen der Zwischenwand
49 und dem rechten Kolben 50
liegt.
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Der Druck in den Druckkammern 64, 64" drängt die Ventile
51 in Achsrichtung auseinander, bis die Verschlußstücke 54 an den äußeren
Sitzringen 47 fest anlieaen.
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Der Einlaßdruck in der Öffnung 9 erreicht über den Kanal
9" des Hauptventilgehäuses 3 auch die Kammer 65 auf der linken
Seite. Da aber dieser Druck auf eine Fläche des Verschlußstücks 54 wirkt, die kleiner
als die unter dem Druck in der Kammer 64 stehende Stirnfläche des Kolbens
50 ist, wird das linke Ventil in der gezeigten Stellung verbleiben. Gleichzeitig
tritt die Druckluft in den Kanal 9... ein und strömt durch den offenen Sitzring
48 des rechten Ventils 51 zum Kanal 16' und damit zu der einen nicht
sichtbaren Motoröffnung. Dadurch wird ein
Arbeitskolben in dem angeschlossenen
doppeltwirkenden pneumatischen Motor in seiner einen Richtung bewegt. Der Motorrücklauf
ist über die andere nicht sichtbare Motoröffnung mit dem Motorkanal 15' verbunden,
der am linken Sitzring 48 vorbei durch die Kanäle 67 und 68 und Kammer
69 in den Auslaßkanal 10' und dessen öffnung 10 mündet.
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Wird aber die Spule erregt, so wird das Verschlußteil 38 nach
rechts gezogen. Der Ventilsitz 40 wird dadurch geschlossen und der Druckmittelkanal
61 abgesperrt. Zur gleichen Zeit wird der Ventilsitz 39 geöffnet,
und das vorhandene Druckmittel aus den Druckräumen 64 und 64" durch die Kanäle
62, 70,67,
68 und 69 abzulassen. Da im Druckraum 64 kein auf
den Kolben 50 des linken Ventils 51 wirkender Druck vorhanden ist,
bewegt nun der Einlaßdruck in der Kammer 65, der auf die Fläche des linken
Verschlußstücks 54 wirkt, dieses nach rechts, bis die öffnung am rechtsseitigen
Sitz 48 verschlossen ist. Die Druckluft kann nun vom Einlaß 65 durch den
linken Sitzring 47 hindurch zum Kanal 15' und zu der zugehörigen einen Motoröffnung
gelangen, um den Arbeitskolben im pneumatischen Motor in der zur vorhergehenden
Bewegung entgegengesetzten Richtung zu betätigen. Zu diesem Zeitpunkt, wo im Druckraum
64 kein Druck herrscht, wirkt vom Kanal 9"' her Druck auf die rechte Seite des Kolbens
50 des rechten Ventils 51 und drückt dieses nach links, um das rechte
Verschlußstück 54 auf den rechten Sitzring 48 aufzusetzen und die durch diesen Ring
gehende Öffnung zu verschließen. Damit wird die Verbindung zwischen dem Einlaßkanal
9"* und Kanal 16' gesperrt und über die Öffnung des rechten Sitzringes 47
eine Verbindung zwischen Zylinderkanal 16' und der Kammer 69
geöffnet.
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Vor Inbetriebnahme der Ventilanordnung, wenn kein Druckmittel zur
Einlaßöffnung 9 gelangt, drängt die Feder 53 die Kolben
50 auswärts. Die Ventile verbleiben in diesem Zustand, bis ein Druck der
öffnung 9 zugeführt wird, um die Ventile, wie oben beschrieben, zu betätigen.
Ohne die Feder 53 könnten die Ventilelemente sich unter dem Einfluß von Erschütterungen
oder aus anderen Gründen in Zwischenstellungen zwischen die zugehörigen Sitzringe
47, 48 bewegen. In einem solchen Fall könnte, wenn Druckmittel der öffnung
9 zugeführt wird, dieses von der Öffnung 9" durch den linken Sitzring
47 um das linke Verschlußstück 54 herum durch den linken Sitzring 48 zur Auslaßöffnung
67 fließen und/oder von der Öffnung 9... durch die rechten Sitzringe
48 und 47 zur Auspuffkammer 69 gelangen.
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An Stelle der zwischen den Kolben 50 angeordneten, die Ventile
51 auseinanderdrückenden Feder 51 können federnde Elemente
75 (F i g. 3) in Form von C-förmigen Federgliedern vorgesehen sein.
Diese Federn haben gerade Schenkelteile 76, die in die eine oder andere von
zwei in der zugehörigen Kolbenstange 56 vorgesehene Nuten 78 einrasten,
um die Ventilelemente in der einen oder anderen ihrer Arbeitsstellungen zu halten.
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F i g. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform, bei der zwei
Magneten 85 und 89 benutzt werden, um eine Hin- und Herbewegung der
Ventile 51 herbeizuführen. Bei dieser Abänderung fehlt die Verbindung des
Kanalteiles 27' mit der Kammer 60 von F i g. 1 und setzt an
dessen Stelle einen Kanalteil 27"
zur unmittelbaren Verbindung des Kanals
27 mit der Magnetkammer 38'. Der Kanal 62 ist weggelassen,
und Kanal 87 führt vom Ventil 39 zum Kanal 63 und dann zu den
Druckräumen 64 und 64'. Der Kanal 70 von F i g. 1 fehlt ebenfalls.
An dessen Stelle verbindet ein Kanal 92 die Kammer 67 mit dem Kanal
91. Der andere Ventilsitz 93 wird durch einen zweiten Verschlußteil
94 überwacht, das gewöhnlich durch eine Feder auf seinem Sitz (yehalten wird. Ein
Kanal 90 verbindet die zugehörige Magnetkammer 96 mit dem Kanal
63. Der Kanal 86 verbindet den Motorkanal 16' mit dem Druckraum
64 und mittels der öffnung 52 mit dem Druckraum 64'.
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Bei kurzzeitiger Erregung des Magneten 85 öffnet sich der Ventilsitz
39 und gestattet dem Druckmittel vom Speisekanal 27 durch den Kanal
27", die Magnetkammer 38', den Sitz 39 und die Kanäle
87 und 63 zu den Druckräumen 64 und 64' zu fließen, um die Ventile
51 in Achsrichtung auseinanderzubeweg-,aen. Die Ventile werden durch die
Rastfedern 75 in ihrer voneinander getrennten Arbeitsstellung gehalten. Ungeachtet
einer Entregung des Magneten 85
und trotz Schließens des Ventilsitzes
39 durch den Verschlußteil 38 mittels der Feder 41 erreicht das Druckmittel
aus den Kammern 64 und 64' den Auslaßkanal 86 und von dort dann den Motorkanal
16'.
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Wenn dagegen der Magnet 89 kurzzeitig erregt wird, werden die
Druckräume 64, 64' und der Kanal 63 durch öffnen des Ventilsitzes
93 mit dem Kanal 67 über die Kanäle 90, 91 und 92 verbunden,
wodurch die beiden Ventile 51 durch das Druckmittel in Achsrichtung aufeinander
zu bewegt werden. Nach Entregung des Magneten 89 wird der Sitz
93 geschlossen; dennoch werden die Ventile 51 durch den Einlaßdruck
und die Rastfedern 75 in ihrer einander nahen Arbeitsstellung gehalten. In
dieser Arbeitsstellung wird der Motorkanal 16' mit dem Kanal 89 verbunden,
eher als mit dem Druckmitteleinlaßkanal 9"-, so daß kein Druckmittel durch den Kanal
86 den Kammern 64, 64' zugeführt wird. Es versteht sich, daß Kanal
86 einen kleineren Durchgang als die Auslaßkanäle aufweist, die von der Kammer
64 durch das dem Magneten 89 zugeordnete Steuerventil führen, wodurch das
Druckmittel von der Kammer 64 durch dieses Ventil schneller abfließen kann als durch
den Kanal 86, wenn der Zylinderkanal 16' mit dem Druckkana19... in
Verbindung steht.