DE2002393A1

DE2002393A1 - Stroemungsmittelsteuerventil

Info

Publication number: DE2002393A1
Application number: DE19702002393
Authority: DE
Inventors: Hislop John William
Original assignee: Desoutter Lang Pneumatic Ltd
Current assignee: Desoutter Lang Pneumatic Ltd
Priority date: 1969-01-21
Filing date: 1970-01-20
Publication date: 1970-09-03
Also published as: US3623695A; DE2002393B2; GB1291102A

Description

Pafentanv'/aU

Karl- A. B rose

- Dim.-h-.a-

D-8023 Münchön - Puliach . . '
Wienerstr.2,T.Mdin. 7930570,7931732 _ .

vln/Po - 2272 "München-Pullach, 20. Januar 1970

DESOUO)¹IER LANG PMEUMATIG LIMIl¹ED, Owen Road, Wolverhampton, Staffordshire, England . .

Strömungsraittelsteuerventir

Die Erfindung betrifft Strömungsmittelsteuerventile derjenigen Gattung, die aus einer Spule und einem mit einer Öffnung versehenen Körper "bestehen, wobei die Spule in dem Körper in einer Gleitpassung angeordnet ist und axial hin und her verschoben werden kann, entweder von Hand, pneumatisch, hydraulisch, mechanisch oder elektromechanisch und zwar zwischen zwei möglichen extremen Lagen, von denen jede durch Anstossen der Spule gegen einen Anschlag, der innerhalb des Ventils angeordnet ist, bestimmt ist, so daß dadurch die Öffnungen im Körper unterschiedlich miteinander verbunden werden können oder umgeschaltet werden können, die untereinander strömungsmässig in Verbindung stehen. .

Bekannte Ventile der vorliegenden Gattung haben einen Nachteil, der darin besteht, daß, wenn die Spule in eine ihrer extremen Lagen durch eine axial aufgebrachte Kraft getJäßben wird und die Kraft .dann entfernt wird oder aufgehoben wird, die Spule dazu neigt, sich In die entgegengesetzbe Sichtung zu bewegen, wie z.B. durch Schwerkraft oder Vibration, woraus sich ergibt, daß die Strömlings verbindungen zwischen den Öffnungen untereinander, die mit Hilfe der Spule hergestellt wurden >-dann, gedrosselt v/erden oder umgekehrt werden»

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung richtet sich auf die Schaffung einer einfachen und wirtschaftlichen Einrichtung mit langer Lebensdauer, um dadurch solche unbeabsichtigten und unerwünschten axialen Bewegungen der Spule zu verhindern.

Nach der vorliegenden Erfindung wird die mittlere Zone von wenigstens einer elastischen Membran konzentrisch an der Spule οines Ventils der vorliegenden Gattung verankert, und die Umfangsaone der Membran ist an die Enden bzw. am Rand einer konzentrischen Kammer in dem Ventil befestigt bzw. verankert und die !fläche der Membran^rstreckt sich über die Querschnittsfläche der Kammer und zwar um einen solchen Betrag, dass, wenn das Spulenende in einer seiner möglichen extremen Lagen ist, der Hembranabschiiitt zwischen diesen Zonen deformiert wird und zwar kappenförmig deformiert wird, so daß einem axialen Verschieben dei* Spule vom Anschlag weg, ein Widerstand entgegengesetzt wird.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser ztiigen:

Fig. 1 eine Sei tonen«iaht teilweise im Schnitt eines opuLveutils (spool valve), das in geeignete L* Woiao zur S te no rung des Betriebes eines doppelt; wirkenden pneumabischen Zylindern verwende;b werdoL kanu, und

ij'ig. 2 fc.-i.ao DrauL'sieht, auf eins; L'lexLule Membran, ii 3 Lu güo i.itjtUi Im)L' Woiüit! :; . eLtitüii Ende da ν axial hi.η uu<L hör veL'&chi.^btmren Spule in

dom '/oat L L ν .: L'a η kört; WIM-;! .-ti 'ca an.

D--if; Iu L^|li>.·;, 1 \ y. ■ ■, ι /-.at;^:. .i -j^ai^^il uis ■;< ^nni K:^:· epor 1, Λ^.ν

ei:'.Ui i'ii.iii.-, ;;.!." , ■ ■- -·■; :^; '-I, :.i.L'. i .■ '.ili Hl : V.-\i)'.: Ί-.Κ!!:; .-'

BAD ORIGINAL

befestigt ist und eine zylindrische koaxiale und sich in einer Richtung erstreckende Bohrung 3, einen Spulenkörper 4 aufweist, der der Bohrung zugeordnet ist und in dieser axial hin und her verschoben werden kann, und es sind weiter zwei identische Verschlußkappen 5j 6 vorgesehen die im Querschnitt eine' gleichartige Form haben und ebenso Abmessungen haben und die jeweils an den gegenüberliegenden Enden des Körpers befestigt sind. - . - . "-.'*■■

Der Körper ist mit zwei identischen Ausnehmungen.7» 8 ausge- . * stattet, die konzentrisch zur Bohrung, jedoch einen größeren ™ Durchmesser.als diese aufweisen und die jeweils zu den sich gegenüberliegenden Enden des Körpers hin offen sind5 weiter sind fünf identische ringförmige Rillen oder !Muten 9, 10» 11, 12 und 13 vorgesehen, die radial in die Bohrung münden bzw. nach dort hin offen sind und die zueinander gleichen 'Abstand aufweisen, wobei jede dieser Wüten oder Rillen dauernd strömungsmässig mit einer entsprechenden Rille einer- gleichen Anzahl von Kanälen (nicht gezeigt) in Verbindung steht, wobei sich diese Kanäle durch die Basis erstrecken und zwar jeweils durch eine entsprechende Öffnung von einer gleichen Anzahl an Öffnungen in dem Körper (ebenfalls nicht gezeigt).

Der Körper ist ebenso mit zwei zusätzlichen Öffnungen 14, 15 ausgestattet_t die jeweils in die Ausnehmungen 7, 8 münden und von denen _:^de dauernd mit einem von zwei zusätzlichen Kanälen_s die sich durch die Basis.erstrecken₃ kommunizieren.

Die ■Verschlußkappen weisen jeweils kreisförmige Ausnehmungen oder -Rücksprünge 16, 1? auf, die einen Durchmesser- aufweisen, und so axial dimensioniert sind, daß sie mit den Ausnehmungen 7, 8 fluchten_? so .daß die Rücksprünge / und.-16 eine zyliudrlsche Kammer* formen und die Rücksprünge 8 und 1^f/ eine identische zy- - lindrische Kaminez¹ iiixierhalb des Yonbili; formen. ^:,

/1213

BAD OFUGINAL

Die Spule weist drei Abschnitte 18, 19 und 20 mit dickerem Durchmesser auf und diese Abschnitte weisen^inen Gleitsitz oder eine Gleitpassung innerhalb der Bohrung auf und ebenso weist die Spule zwei identische Abschnitte 21, 22 mit kleinerem Durchmesser auf, so daß ein ringförmiger Raum um Jeden dieser Halsabschnitte gebildet wird und zwar in Verbindung mit der mit JNuten ausgestatteten Wandung der Bohrung. Zwei identische und koaxiale sich gegenüberliegende Fortsätze 23, 24 ragen jeweils von den sich gegenüberliegenden Enden der Spule ab und durch den mittleren Bereich eines entsprechenden P ringförmigen Gummis oder einer gleichartigen elastischen Membran 25, 26, wobei die Umfangszone dieser Membranen zwischen das benachbarte Ende des Körpers 1 und den Hand der benachbarten Verschlußkappe eingeklemmt und festgeklemmt ist und die Membran umgibt den Fortsatz bzw. ist an diesem jeweils verankert.

Die axialen Abmasse der Spule sind gleich der Summe der axialen Abmasse der Bohrung mit einer der Kammern 7, 16 und 8, 17 und die Spule ist zwischen zwei extremen möglichen Lagen hin und her verschiebbar, wobei der Fortsatz 23 in der einen möglichen extremen Lage auf dem Boden der Kappenau.snehmung 16 aufstösst und in der anderen möglichen Lage der Fortsatz 24 auf den Bofc den des Kappenrücksprungs 17 aufsitzt.

Die Fläche jeder Membran ist grosser als die Querschnittsflache der Kammern und zwar um einen solchen Betrag, daß, wenn die Spule in axialer Richtung in eine ihrer möglichen extremen Lagen getrieben wird, der Abschnitt jeder Membran zwischen dem Verankerten Zentralabschnitt und der Umfangszone, deformiert wird und zwar in Richtung der Bewegung der Spule, so daß die Membran die Form einer Kappe oder Tasse annimmt, ohne daß dabei das Membranmaterial gespannt oder gedehnt wird und aufgrund der jNachgiebigkeit des Materials die deformierten Membranabschnitte auf den Spulenkörper drücken bzw. auf diesen Spulenkörper einen Widerstand ausüben, um eine axiale Bewegung zu verhindern, wobei

009836/1213

-.5

diese Kraft ausreichend groß ist z.B. eine Bewegung aufgrund der Wirkung der Schwerkraft und/oder Vibration zu unterbinden, jedoch nicht ausreichend groß "bemessen ist umden Spulenkörper daran zu hindern, aufgrund einer axial aufgebrachten Kraft "bewegt zu werden und zwar in die andere der extremen möglichen Lagen, wobei dann die Membranen in umgekehrter Richtung deformiert werden. In bevorzugter Weise ist die Differenz zwischen der Fläche der Membranen und der Querschnittsflache der Kammern so bemessen, daß, wenn der Spulenkörper sich in einer seiner möglichen extremen Lagen befindet, sich das deformierte Mate- -2 rial der kappenformigen Abschnitte unter einer Druckspannung befindet, so daß diese Abschnitte den Kopf des entsprechenden Fortsatzes in Anlage an den Boden der Ausnehmung oder Rücksprunges in der entsprechenden Verschlußkappe drücken, wodurch der Widerstand des Spulenkörpers für eine axiale Bewegung in entgegengesetzter Richtung erhöht wird.^

Der Spulenkörper lässt sich in geeigneter Weise zwischen seinen möglichen extremen Lagen durch Zuführen von Druckluft oder einem anderen unter Druck befindlichen Medium bewegen, wobei das unter Druck befindliche'Medium in die geeigneten Kammern 7» oder-8, I7 durch die zugeordneten Körperöffnungen 14- oder I-5 eingeführt wird, während das Entlüften der anderen Kammer eben- % falls durch die entsprechende; öffnung des Körpers und, wie in Fig. 2 gezeigt ist, Öffnungen 2? vorgenommen wird, wobei diese letzteren Öffnungen in den deformierbaren Membranabschnitten ausgebildet sind, so daß das zugeführte Medium und das abzuführende Medium zu und von den Kammern frei durch diese öffnungen hindurchströmen kann. ' ' ■

Um mit Hilfe des Ventils die Betriebsweise eines doppelt wirkenden pneumatischen Zylinders steuern zu können, wird die mittlere üille oder Wut 9 an eine Druckluftversorgungsquelle angeschlossen und die dazwischen liegenden Nuten 10, 11 werden jeweils an die gegenüberliegenden Enden des Zylin-

0098367 121 3

ders durch die entsprechenden öffnungen des Körpers und die

in
Kanäle/der Basis angeschlossen und die Endnuten oder Rillen 12, 13 sind "beide mit der Atmosphäre strömungsmässig in Verbindung und zwar ebenfalls durch die entsprechenden öffnungen im Körper und durch die Basiskanäle. Wenn somit z.B. der Spulenkörper in die in JFig. 1 gezeigte extreme Lage getrieben wird, so wird aufgrund des ringförmigen Baumes um den Halsabschnitt 21 eine Strömungsverbindung zwischen der Rille oder Nut 9 und der Rille oder Nut 10 hergestellt, so daß Druckluft zu einem Ende des Zylinders strömen kann, und der ringförmige P Raum um den Halsabschnitt 22 sorgt dann für eine Strömungsverbindung zwischen den Nuten 11 und 13, so daß Luft von dem gegenüberliegenden Ende des Zylinders abgelassen wird. Wenn jedoch der Spulenkörper in seine andere mögliche extreme Lage getrieben wird, so schafft der Raum um den Halsabschnitt 21 eine Strömungsverbindung zwischen den Rillen 10 und 12, und der Raum um den Halsabschnitt 22 sorgt für eine Strömungsverbindung zwischen den Rillen 9 und 11, woraus sich ergibt, daß Luft, die zuvor dem einen Ende des Zylinders zugeführt wurde, nunmehr ausgelassen wird, und daß Druckluft dem zuvor entlüfteten Zylinderende zugeführt wird.

L· Es sei hervorgehoben, daß, obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einem Spulventil beschrieben wurde, das mit Hilfe eines unter Druck befindlichen Mediums betrieben werden kann, um z.B. den Betrieb eines doppelt wirkenden pneumatischen Zylinders zu steuern, dieses Prinzip ebenso auf irgendein anderes Strömungsmitteleteuerventil angewendet werden kann, das einen Spulenkörper aufweist, der in axialer Richtung zwischen zwei möglichen extremen Lagen hin und her bewegbar ist, ungeachtet der Einrichtung zum Treiben des Spulenkörpers zwischen diesen beiden Lagen und/oder dem beabsichtigten Zweck, der mit Hilfe einer ventilgesteuerten Strömung verfolgt werden soll, ohne dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

009836/1213

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in den Zeichnungen dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

009836/1213

Claims

PATENTANSPRÜCHE

(1. )Strömungsmittelsteuerventil, bestehend aus einem Spulenkörper, der in axialer Hichtung zwischen zwei möglichen extremen Lagen hin-und herbewegbar ist, wobei jede dieser extremen Lagen durch Anstossen des Spulenkörpers gegen einen Anschlag, der in einem Ventilgehäuse montiert ist, bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet , daß die mittlere Zone von wenigstens einer elastischen Membran (25 oder 26) kon-P zentrisch zum Spulenkörper (4) angeordnet und an diesem verankert ist, daß die Umfangszone der Membran am Hand der Wand einer konzentrischen Kammer (7, 16 oder 8, 17) in dem Ventilkörper verankert ist und daß die !"lache der Membran gegenüber der Querschnittsflache der Kammer ein Übermaß aufweist, das so groß ist, daß, wenn der Spulenkörper sich in einer seiner möglichen extremen Lagen befindet, der Membranabschnitt zwischen den Zonen kappen- oder tassenförmig verformt wird und dadurch einer axialen Verschiebung des Spulenkörpers vom Anschlag weg einen Widerstand entgegensetzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch/!, dadurch gekennzeichnet, daß die Jk Fläche der Membran gegenüber der Querschnittsfläche der Kammer ; ein solches Übermaß aufweist, daß, wenn der Spulenkörper sich in einer seiner möglichen extremen Lagen befindet, das Material des deformierten, tassenförmigen Abschnittes der Membran eine Druckspannung aufweist und dadurch der Spulenkörper in Angriff an den Anschlag gedrückt wird.

' 3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittleren Zonen der zwei elastischen Membranen (25» 26) jeweils an gegenüberliegenden Enden des Spulenkörpers verankert sind und konzentrisch zum Spulenkörper angeordnet sind und daß die Umfangszonen der Membranen jeweils zwischen die Enden der

009836/1213

Wände zweier konzentrischer Kammern (7» 16 und 8, 17) an den sich gegenüberliegenden Enden des Vehtilkörpers verankert sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß sich gegenüberliegend angeordnete und sich koaxial erstreckende iOrtsätze(23, 24) an den sich gegenüberliegenden Enden des Spulenkörpers (4) angeordnet sind und von diesen abstehen und daß die mittleren Abschnitte der Membranen (25, 26) diese Fortsätze umgeben und jeweils an die Haben dieser Fortsätze angebracht bzw.

dort verankert sind. , i

5. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß jede Kammer aus einer Ausnehmung (7 oder 8) in einem entsprechenden der sich gegenüberliegenden Enden des Ventilkörpers (7) besteht, und daß diese Kammern koaxial zum Spulenkörper angeordnet sind und eine größere Querschnittsfläche aufweisen, als das benachbarte Spulenkörperende, dass diese Kammern des weiteren durch Ausnehmungen (16 oder 17) geformt sind, die dieselben Abmasse wie die Ausnehmungen des Körperteiles aufweisen und mit diesen fluchten, daß die Ausnehmungen (16 oder 17) in Endverschlußkappen (5 oder 6) ausgebildet sind, die am benachbarten Körperende befestigt sind und daß die Umfangszone jeder Membran zwischen dem ι Körperende und der Verschlußkappe eingeklemmt ist und dadurch ™ am Ventilkörper befestigt ist.

6* Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt jeder Membran zwischen der zentralen mittieren/und der Umfangszone mit öffnungen (27) ausgestattet ist, so daß ein Medium zwischen dies_te öffnungen frei hindurch strömen kann. .

7· Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5» dadurch^ gekennzeichnet, daß die Böden der Ausnehmungen (16, 17) in den Verschlußkappen (5.» 6) als "Anschlagselemente dienen, gegen die der Kopf abschnitt

009036/1213

- ίο -

des ent spr β eilenden Fortsatzes (23,24) in geeigneter Weise anstossen kann, so daß dadurch die zwei möglichen extremen Lagen des Spulenkörpers definiert sind.

009836/1213