DE2100294B2

DE2100294B2 - Von einem elektromagneten betaetigtes dreiwegeventil

Info

Publication number: DE2100294B2
Application number: DE19712100294
Authority: DE
Priority date: 1970-01-04
Filing date: 1971-01-05
Publication date: 1972-12-07
Also published as: DE2100294A1; US3677826A; AU2397570A

Description

Die Erfindung betrifft ein von einem Elektromagneten betätigtes Dreiwegeventil mit einem Ventilgehäuse, in dem ein Einlaßkanal für ein Druckmedium, ein Auslaßkanal zum Anschluß eines Verbrauchers und ein mit dem Auslaßkanal in Verbindung stehender Entlüftungskanal vorgesehen sind mit einer Zuleitung zwischen dem Einlaß'canal und dem Auslaß- bzw. Entlüflungskanal, sowie mit einem vom Elektromagneten aktivierten ersten Ventilkörper in der Zule'tung, der bei nicht erregtem Elektromagneten unter der Wirkung des Druckmediums die Zuleitung verschlossen hält und sie bei erregtem Elektromagneten freigibt, und außerdem mit einem zweiten Ventilkörper zum Verschließen des Entlüftungskar.als bei geöffneter und zum öffnen des Entlüftungskanals bei geschlossener Zuleitung.

Derartige Dreiwegeventile dienen vorzugsweise zur Steuerung von druckluftbetriebenen Arbeitszylindern.

Ein Dreiwegeventil der genannten Bauart ist beispielsweise aus der schweizerischen Patentschrift 355 995 bekannt. Dieses Dreiwegeventil ist mit einer Servobetätigung ausgerüstet. Hierzu ist der in dem Ventilgehäuse verschiebliche und als einziges Bauteil zusammengefaßte Veniilkörper mit einer Durchgangsbohrung versehen, die über eine Querbohrung mit dem Einlaßkanal im Ventilgehäuse in Verbindung steht. Bei Erregung des Elektromagneten wird durch Hochziehen von dessen Kern die stirnseitige Mündung dieser Durchgangsbohru.ig geöffnet, so daß das Druckmedium aus dem Einlaßkanal über die Durchgangsbohrung den Ventilkörper stirnseitig beaufschlagen kann. Dadurch wird der Ventilkörper aus einer Stellung, in welcher der Einlaßkanal abgeschlossen war und der Auslaßkanal mit dem Entlüftungskanal in Verbindung stand, in eine Stellung verschoben, in welcher der Entlüftungskanal abgeschlossen und der Einlaßkanal mit dem Auslaßkanal verbunden ist.

Ein Dreiwegeventil der eingangs genannten Bauart, das ebenfalls servobetätigt ist, ist weiterhin aus der deutschen Ausligeschrift 1 075 392 bekannt. Bei

diesem Dreiwegeventil wird bei Erregung des Elek- Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus

tromagneten in einer Zweigleitung vom Einlaßkanal den Unteransprüchen hervor.

ein Hilfsventilkörper von seinem Sitz angehoben, so Nachstehend werden zwei Ausführungsformen von daß Druckmedium aus dem Einlaßkanal in einen erfindungsgemäßen Dreiwegeventilen an Hand der Raum oberhalb eines Servokolbens gelangen kann. S Zeichnungen beschrieben. Es zeigt Der Servokolben ist starr mit einem die Funktionen F i g. 1 einen Axialschnitt durch eine erste Ausfühder genannten beiden Ventilkörper übernehmenden rungsform eines erfindungsgemäßen Dreiwegeventils, Hauptventilkörper verbunden, der mit zwei gegen- Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine zweite Ausüberliegenden Ventilsitzen zusammenarbeitet und führungsform eines erfindungsgemäßen Dreiwegebei entsprechender Beaufschlagung des Servokolbens io ventils, die Wege des Dreiwegeventils steuert. F i g. 3 einen Teilschnitt durch einen in spezieller

Den bekannten Dreiwegeventilen ist gemeinsam, Weise ausgeführten zweiten Ventilkörper.

daß sie zur Steuerung der Ventilwege einen einzigen Das in F i g. 1 dargestellte Dreiwegeventil weist ein

Ventilkörper verwenden, an dem zwei Flächen zum Ventilgehäuse 1 mit einem Einlaßkanal 2 auf, der an Zusammenwirken mit zwei Ventilsitzen vorgesehen 15 eine Druckluftquelle angeschlossen ist und der in eine

sind. Daran ist nachteilig, daß bei der Herstellung in dem Ventilgehäuse 1 ausgesparte Kammer 3 ein-

cines solchen Dreiwegeventils eine genaue Justierung mündet. Die Kammer 3 ist dt :h den Flansch 4 einer

erforderlich ist. Tragtrommel für die Wicklung S eines Elektromagne-

Es liegt die Aufgabe vor, ein von einem Elektro- ten abgeschlossen. Der Elektromagnet besitzt einen

,Magneten betätigtes Dreiwegeventil der eingangs ge- 20 feststehenden Kern 6.

nannten Bauart zu schaffen, das bei einfachem Auf- Der Elektromagnet ist durch ein Joch 7 aus ma-

bau keine Justieriingsarbeiten bei der Herstellung gneuschem Werkstoff abgedeckt, das zusammen mit

und während des Betriebes erfordert und zudem eine dem Flansch 4 der Tragtrommel unter Zwischenlage

hohe Betriebssicherheit bietet. einer Dichtungsscheibe 8 mittels Schrauben 9 an dem

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- 25 Ventilgehäuse 1 befestigt. Der Kern 6 ist mit dem

löst, daß bei einem Dreiwegeventil der genannten Joch 7 starr verbunden und füllt die Mittelbohrung

Bauart die beiden Ventilkörper voneinander mecha- der Tragtrommel aus. Gegen die Kammer 3 ist er

iiibch getrennt sind und daß die Schließbewegung des durch eine Ringdichtung 10 abgedichtet. Die Wick-

zweiten Ventil .örpers durch Beaufschlagung mit lungsanschlüsse 11 erstrecken sich durch Durchlässe

Druckmedium über eine Steuerleitung erfolgt, die 30 in dem Joch 7.

vom Einlaßkanal zu der dem Entlüftungskanal bzw. In der Kammer 3 ist frei beweglich ein erster Vendem Auslaßkanal abgewandten Seite des zweiten tiskörper 12 angeordnet, der als Scheibe aus magneti-Ventilkörpers führt und die bei Erregung des Elek- schem Werkstoff ausgebildet ist und das vom Kern tromagneten durch den ersten Ventilkörper geöffnet des Elektromagneten anziehbare Teil darstellt. Dieser wird, und Haß die Steuerleitung mit einer zur Außen- 35 erste Ventilkörper 12 arbeitet mit einem Sitz 13 zu- Iuft führenden Drosselleitung in Verbindung steht. sammen, der aus einem Ring aus elastischem Werk-Auf Grund der mechanischen Trennung der beiden stoff besteht und in einer entsprechend ausgearbeite-Ventilkörper können diese als einfache Klappen aus- ten Ausnehmung des Ventilgehäuses angeordnet ist. gebildet sein, so daß das erfindungsgemäße Dreiwege- Im Sitz 13 mündet ein zum Anschluß eines Verbrauventil äußerst einfach im Aufbau wird. Ein genaues 40 chers dienender Auslaßkanal 14 und ein mit diesem Einjustieren in dem Ventilgehäuse ist nicht erforder- zusammengeführter Entlüftungskanal 15 zur Kamlich. Die Bewegungsweite des ersten Ventilkörpers mer 3. Der Entlüftungskanal 15 mündet mit seinem kann so groß gewählt werden, daß gerade nur die ge- anderen Ende in eine zweite in dem Ventilgehäuse 1 wünschte Druckmittelmenge durch den zum Verbrau- ausgesparte Kammer, in der sich ein zweiter als eher führenden Sitz abfließt. Das erfindungs^umäße 45 Klappe ausgebildeter Ventilkörper 16 befindet. Die Dreiwegeventil bietet außerdem den Vorteil, zur Be- Klappe 16 teilt zwei Kammerteile ab, einen Kammerwegung des ersten Ventilkörpers nur einen Elektro- teil 17, von dem aus mehrere Kanäle 19 über eine zu magneten mit geringer Leistungsaufnahme zu erfor- d'esem Kammerteil koaxiale Ringleitung 18 zur dem, was sich in einem geringeren Stromverbrauch Außenluft abgehen, und einen anderen Kammerteil niederschlägt. Dies ist insbesondere beim Einbau des 50 20, der zwischen der Unterseite des Ventilgehäuses 1 erfindungsgemäßen Dreiwegeventil in einem Kraft- Dreiwegeventil und einem auf diese Seite unter Zwifahrzeug von Bede"tung. schenlage einer Dichtungsscheibe 22 aufschraubbaren Das Dreiwegeventil läßt sich auch besonders ein- Stopfen21 a»sgespart ist. In den Kammerteil 20 münfach konstruieren, denn das Ventilgehäuse kann als det eine Steuerleitung 23 für die Betätigung des zwei-Gußstück ausgeführt werden, und der Einbau der bei- 55 ^ten Ventilkörpers 16. Die Steuerleitung 23 führt zu den Ventilkörper erfolgt ganz einfach beim Auf- einem Sitz 24, der sich zur Kammer 3 hin öffnet und setzen des Elektromagneten auf das Ventilgehäuse mit dem ersten Ventilkörper 12 zusammenarbeitet, bzw. dem Anschrauben eines den unteren Abschluß Der ?itz24 ist als aus elastischem Werkstoff bestehendes Ventils bildenden Stopfens. Ein etwa erforder- der Ring ausgeführt, der in einer entsprechenden Auslicher Austausch der Ventilkörper ist sehr leicht mög- 60 nehmung in dem Ventilgehäuse, untergebracht ist. lich_ Ferner ist ein dritter nicht dargestellter gleichartiger Damit bei erregtem Elektromagneten nicht ständig Ring in der Kammer 3 vorgesehen, der bei entregtem Druckmedium durch die Drosselleitung nach außen Dreiwegeventil zusammen mit den Ringsitzen 13 und abströmen kann, ist gemäß einer vorteilhaften Ausge- 24 eine Dreipunktabscützung für den ersten Ventilstaltung der Erfindung in der Drosselleitung ein durch 65 körper 12 bildet.

den Elektromagneten betätigbares Ventilglied zum Der Kammerteil 20 steht über eine Drosselleitung Verschließen dieser Drosselleitung bei Erregung des 25 »ering^n Querschnitts mit der Außenluft in VerElektromagneten vorgesehen. bindung. Der Querschnitt dieser Leitung ist viel klei-

ner als der Querschnitt der Steuerleitung 23 und des tromagneten ständig Druckluft über die Drosselleitung

Sitzes 24. Der Zweck der Drosselleitung wird weiter 25 zur Außenluft abströmen kann.

unten erläutert. F i g. 2 bezieht sich auf eine Ausführungsform eines

Das beschriebene Dreiwegeventil arbeiten folgen- erfindungsgemäßen Dreiwegeventils, bei dem das ständermaßen: 5 dige Ausströmen von Druckmedium bei erregtem

In Fig. 1 ist das Dreiwegeventil in Ruhestellung Elektromagneten vermieden wird. Bauteile, die denen dargestellt, d. h., der E'ektromagnet ist nicht erregt, von F i g. 1 entsprechen, sind mit den gleichen Be- und der erste Ventilkörper 12 ruht auf den drei er- zugszeichen unter Anfügung des Buchstabens »α« gewähnten Ringen und verschließt die Sitze 24 und 13. kennzeichnet.

Der Auflagedruck ist von dem in der Kammer 3 herr- io An Stelle der Drosselleitung 25 ist von der Steuer-

schenden Druck und vom Querschnitt der Ringe ab- leitung 23 α ein Leitungszweig 23 b mittels eines Rohr-

hägig. Der (nicht dargestellte) Verbraucher steht Stücks 26 durch die Kammer 3 a hindurch zu einer

über den Entlüftungskanal 15, von dessen Austritts- Drosselleitung 27 geführt, die axial in dem Kern 6

ende der als Klappe ausgebildete Ventilkörper 16 ab- verläuft. Das Rohrstück 26 besteht aus nichtmagne-

gehoben ist, über den Kammerteil 17 und die Kanäle 15 tischem Metall und durchsetzt mit Spiel den ersten

19 mit der Außenluft in Verbindung. Ventilkörper 12 a. Gemäß F i g. 2 ist das Rohrstück

Durch Erregen des Elektromagneten wird der Ver- 26 in den Kern 6 a geschraubt und durch Klebung

braucher mit Druckluft versorgt, indem durch An- dicht in einer Ausnehmung des Ventilgehäuses la

ziehen des Ventilkörpers 12 an den Magnetkern 6 die aufgenommen.

Sitze 13 und 24 geöffnet werden. Druckluft strömt 20 Am anderen Ende des Kerns Öffnet sich die Leidann durch den Entlüftungskanal 15 zum Auslaß- tung 27 gegen eine Erweiterung 28, in der ein als kanal 14 und zum Kammerteil 17 sowie über die Tauchkolben ausgebildetes Ventilglied 29 aus magne-Steuerleitung 23 zum Kammerteil 20. Der von dem tischem MeMlI untergebracht ist. Der Tauchkolben Kammerteil 20 auf die Klappe 16 wirkende Druck ist 29 ist in einer in die Erweiterung 28 eingesetzten Ausvorübergehend höher als der in dem Kammerteil 17 25 kleidung 30 aus nichtmetallischem Material mit Spiel wirksame Druck, da der Kammerteil 17 über die Ka- verschieblich. Das Bewegungsspiel erlaubt einen Luftnäle 19, deren Querschnitt größer ist als der der durchtritt zwischen Tauchkolben und Auskleidung. Drosselleitung 25, mit der Außenluft in Verbindung Ein vorzugsweise nichtmagnetischer Schraubverschluß steht, so daß die Klappe 16 den Entlüftungskanal 15 31, der Joch 7a und Kern 6a festlegt ,schließt die Erabschließt. Auf Grund differentieller Druckwirkung 30 Weiterung 28 ab, wobei die Verbindung zur Außenluft bleibt die Klappe 16 in dieser Schließlage, so daß der über einen Querspalt 33 und einen Durchgangskanal Verbraucher so lange mit Druckluft versorgt wird, 32 in dem Schraubverschluß hergestellt ist. wie der Elektromagnet erregt bleibt. Das Dreiwegeventil nach F i g. 2 arbeitet folgender-

Wird der Erregerstrom am Elektromagneten abge- maßen:

schaltet, so fällt der Ventilkörper 12 auf die drei ge- 35 Das Dreiwegeventil ist in Ruhestellung gezeigt, nannten Ringe zurück und schließt die Sitze 24 und d. h„ der Verbraucher ist entlüftet. Durch Erregen 13 ab, während der Kammerteil 20 über die Drossel- des Elektromagneten wird der Ventilkörper 12 a geleitung 25 mit der Außenluft in Verbindung bleibt. gen den Kern 6 a gezogen und gleichzeitig die Dros-Sobald die Wirkung des Restdrucks in dem Kammer- selleitung27 durch den Tauchkolben 29 verschlossen, teil 20 kleiner wird als die Wirkung des Speisedrucks, 40 Die Ventilsitze 13a und 24a sind geöffnet, und die der über den Querschnitt des Entlüftungskanals 15 Klappe 16a schließt, wie zuvor, unter der Differentialauf die andere Seite der Klappe 16 ausgeübt wird, wirkung den Entlüftungskanal 15 a ab, so daß der hebt sich die Klappe 16 von dem Entlüftungskanal 15 (nicht dargestellte) Verbraucher mit Druckluft verab. so daß der Verbraucher über den Kammerteil 17, sorgt wird, solange der Elektromagnet erregt bleibt, die Ringleitung 18 und die Kanäle 19 zur Außenluft 45 Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform tritt entlüftet wird. aber kein Verlust an Steuerluft auf, da die Drossel-

Eine Verzögerung des Entlüftungsvorganges läßt leitung 27 durch den Tauchkolben 29 abgeschlosser

sich pneumatisch beispielsweise durch Änderung des ist. Wird der Erregungsstrom für den Elektromagne-

Volumens des Kammerteils 20 oder des Querschnitts ten abgeschaltet, so legt sich der Ventilkörper 12 c

der Drosselleitung 25 erreichen. 50 auf die Sitze 24 a und 13 a, während die Leitung 2"

Da die beiden Ventilkörper 12 und 16 mechanisch unter dem Einfluß des Drucks der Druckluft, die der

voneinander getrennt arbeiten, ist keinerlei Justierung Tauchkolben 29 wegdrückt, zur Außenluft hin geöff

erforderlich. Die Bewegungsweite des ersten Ventil- net wird. Der Kammerteil 20a gelangt dadurch au

körpers 12 kann so groß gewählt werden, daß gerade Atmosphärendruck, und die Klappe 16 a hebt sich ii

nur die gewünschte Druckmittelmenge durch den Sitz 55 der oben geschilderten Weise von dem Entlüftungs

13 abfließt, wobei im Gegensatz zu bekannten Aus- kanal 15 a ab, so daß der Verbraucher entlüftet wird

führungen mit starr miteinander verbundenen Ventil- Wie in F i g. 3 gezeigt, kann der zweite Ventilkör

körpern keine Rücksicht auf den Entlüftungs-Ventil- perl6f> eine Membran 34 mit einem Umfangswuls

körper genommen zu werden braucht. Diese Beson- 35 sein, der in einer Nut im Kammerteil 17 oder 171

derheit bietet Vorteile hinsichtlich der Wahl des 60 eingespannt ist. Die Membran 34 ist in ihrem Mittel

Elektromagneten und des Stromverbrauchs des Drei- teil zweckmäßig durch ein Metallplättchen 36 vei

Wegeventils. steift.

Bei der Ausführungsform des Dreiwegeventils nach Statt einer auf Grund Differentiaiwirl 'ing ■ rbeiter

Fi.a. 1 führt die Drosselleitung 25 unmittelbar zur den Entlüftungsklappe könnte der zweite VentilkÖ!

Außenluft. Dies kann von Nachteil sein, wenn z. B. 65 per auch in Form eines Kolbens ausgebildet sein, de

beim Einbau eines solchen Dreiweseventils in ein quer zum Entlüftungskanal angeordnet und bei öf

Kraftfahrzeug nur ein Luftvorratsbehälter begrenzter nung durch eine Feder belastet ist, die dem Steue

Kapazität zur Verfügung steht, da bei erregtem Elek- druck des Druckmediums entgegenwirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Von einem Elektromagneten betätigtes Dreiwege. .mtil mit einem Ventilgehäuse, in dem ein Einlaßkanal für ein Druckmedium, ein Auslaßkanal zum Anschluß e>nes Verbrauchers und ein mit dem Auslaßkanal in Verbindung stehender Entlüftungskanal vorgesehen sind mit eiuer Zuleitung zwischen dem Einlaßkanal und dem Auslaß- bzw. Entlüftungskanal sowie mit einem vom Elektromagneten aktivierten ersten Ventilkörper in der Zuleitung, der bei nicht erregtem Elektromagneten unter der Wirkung des Druckmediums die Zuleitung verschlossen hält und sie bei erregtem Elektromagneten freigibt, und außerdem mit jixiem zweiten Ventilkörper zum Verschließen des Entlüftungskanals bei geöffneter und zum Öffnen des Entlüftungskanals bei geschlossener Zuleitung, dadurch gekjnnzeichnet, daß die beiden Ventilkörper (12 und 12(7; 16 und 16 a) voneinander mechanisch getrennt sind und daß die Schließbewegung des zweiten Ventilkörpers (16, 16 a) durch Beaufschlagung mit Druckmedium über eine Steuerleitung (23; 23 a) erfolgt, die vom Einlaßkanal (2; 2t/) zu der dem Entlüftungskanal (19; 19a) bzw. dem Auslalikanal (14; 14a) abgewandten Seite des zweiten Ven'.ilkörpers (16; 16 a) führt und die bei Erregung des Elektromagneten (5; 5 a) durch den ersten Vent'lkörper (12, 12a) geöffnet wird, und daß die Steuerleitung (23; 23a) mu einer zur Außenluft führenden Drosselleitung (25; 23 b, 27) in Verbindung steht.

2. Dreiwegeventil nacl. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Drosselleitung (27) ein durch den Elektromagneten (5 a) betätigbares Ventilglied (29) zum Verschließen dieser Drosselleitung bei Erregung des Elektromagneten vorgesehen ist.

3. Dreiwegeventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselleitung (27) durch den Kern (6 a) des Elektromagneten (5 a) geführt und das Ventilglied (29) ein in einpr Erweiterung (28) der Drosselleitung (27) untergebrachter Tauchkolben ist.

4. Dreiwegeventil nach Anspruch 3 mit am unteren Ende des Elektromagneten angebrachtem Ventilgehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Kern (6 a) des Elektromagneten geführte Drosselleitung (27) mit dem Ventilgehäuse (la) durch ein Rohrstück (26) verbunden ist, das den ersten Ventilkörper (12a) mit Spiel durchsetzt.

5. Dreiv, -geventil nach Anspruch 1 mit einem Elektromagneten mit feststehendem Kern, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Ventilkörper (12; 12a) als vcm Kern des Elektromagneten (5; 5«) anziehbares Teil in einer zwischen dem Ventilgehäuse (1; la) und dem Elektromagneten (5;5a) ausgesparten Kammp.r(3;3a) befindet, in welcher der erste Ventilkörper (12; 12a) mit zwei Sitzen (13 und 13a; 24 und 24a) au* elastischem Werkstoff zusammenarbeitet, von denen der Sitz (24; 24a) der Steuerleitung (23; 23 a) und der Sitz (13; 13 a) der Zuleitung zugeordnet ist.

6. Dreiwegeventil nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß der zweite Ventilkörper (16; 16 α) als frei bewegliche Klappe ausgebildet ist.

7. Dreiwegeventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ventilkörper (16; 16a) im Gehäuse (1; la) des Dreiwegeventils einen Kainmerteil (17; 17 a) abteilt, von dem aus der Entlüftungskanal (19; 19 a) über eine ui diesem Kammerteil koaxiale Ringleitung (18; 18a) abgeht.

8. Dreiwegeventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ventilkörper eine Membran (34) mit einem Umfangswulst (35) ist, an dem die Membran (34) in einer Nut im Kammerteil (17; 17 a) eingespannt ist, und daß die Membran (34) in ihrem Mittelteil durch ein Metallplättchen (36) versteift ist.

9. Dreiwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ventilkörper (16; 16a) in einem Raum angeordnet ist, der zwischen der Unterseite des Gehäuses (1; la) des Dreiwegeventils und einem auf diese Seite aufschraubbaren Stopfen (21; 21a) ausgespart ist.