DE2520326C3 - Mehrwegeventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrwegeventil mit einem in einer zentralen Bohrung im Ventilgehäuse axial verstellbaren Steuerglied, dem eine am Bohrungsum-

i.g im Ventilgehäuse eingespannte, aus elastischem Material bestehende und mit einer Stützwand versehene runde Steuermembran an jedem axialen Stirnende zugeordnet ist, welche die bewegliche Wand eines Steuerraumes an ihrer der zentralen Bohrung abgewandten Seite bildet und aus einer wirksamen Stellung, in der sie das Steuerglied umgesteuert hat, in eine unwirksame Stellung verschieblich ist.

Aus der DE-OS 19 36 506 ist bereits ein Ventil der vorgenannten Art mit einem im Ventilgehäuse axial verstellbaren Stellglied bekanntgeworden, an dessen axialen Enden jeweils ein Sitzventilglied an einer am Umfang eingespannten und mit einer Stützwand versehenen Membran vorgesehen ist und das mit Hilfe von besonderen zusätzlichen Steuermembranen verstellt werden kann. Das Stellglied besteht aus einer Stange, und das Ganze wirkt im übrigen nach Art eines Sitzventils. Für die Betätigung dieser infolge ihres recht komplizierten Aufbaus aufwendigen und vor allem auch relativ raumaufwendigen Konstruktion ist immer wegen der sitzventilartigen Wirkungsweise ein verhältnismäßig großer Kraftaufwand erforderlich.

Es liegt die Aufgabe vor, das eingangs angegebene Mehrwegeventil dahingehend auszubilden, daß es mit relativ kleinem Kraftaufwand gesteuert werden kann, auch bei relativ großen Hüben nur kurze Schaltzeiten hat und dabei klein baut

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Steuerglied als Flachschieber ausgebildet ist, daß die Stützwand aus kreissektorartigen Teilstücken besteht, die die Steuermembran auf ihrer dem Flachschieber zugewandten Seite gänglich bedecken, und daß die Teilstücke sowohl im Bereich des Außendurchmessers der Steuermembran im Ventilgehäuse als auch im Bereich des Innendurchmessers der Steuermembran, welcher Bereich von einem die Steuermembran durchdringenden Zentrierstück gebildet ist, am Zentrierstück schwenkbar gelagert sind.

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, daß bei einem mit einer Membran üblichen Aufbaus und üblicher Größe kombinierten sitzventilartigen Steuerglied ein relativ großer Kraftaufwand erforderlich ist, wobei nur kleine Hübe erzielt werden können, während bei Verwendung eines Schiebers an Stelle des sitzventilartigen Steuergliedes nur ein kleiner Kraftaufwand notwendig ist, wobei sich relativ große FJübe und, dadurch bedingt, große Schaltzeiten ergeben. Hingegen kann durch Einsatz eines Flachschiebers und einer Membran, deren Abmessungen klein gewählt werden können, einerseits die aufzuwendende Kraft verringert und andererseits durch Verringerung des Füllvolumens auch die Schaltzeit verkürzt werden, wobei schließlich die Benutzung einer in spezieller Weise ausgestatteten Membran die Erhöhung der Lebensdauer und demzufolge auch die Anwendung größerer Arbeitsdrücke ermöglicht.

Das erfindungsgemäße Ventil vereinigt die Vorteile bereits bewährter Ventilarten, nämlich den Vorteil des Flachschiebers, der sich selbsttätig nachstellt und eine ausgezeichnete Dichtigkeit sowohl im Neuzustand als auch in abgenutztem Zustand gewährleistet, mit dem Vorteil des Kurzschiebers, d. h. kurze Schaltzeiten und hohe Taktzahlen. Der schwächste Punkt bei Flachschieberventilen, wenn dieser über einen Rundkolben angetrieben wird, ist die Steuerluftseite, da die Probleme der Abdichtung von Steuer- und Arbeitsluft nicht zufriedenstellend gelöst werden können. Das erfindungsgemäße Ventil schafft hier Abhilfe. Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht dabei einen kurzen Ventilhub, der günstige Ventilkennwerte mit sich bringt, die bereits an die Kennwerte von Tellersitzventilen herankommen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch Verwendung der Membran mit der Stützwand, indem die Lebensdauer vergrößert wird und nunmehr eine schnappende Überstellung des Schiebers möglich ist, wodurch eine Rastfunktion gegeben ist. Infolge der kleinen Anzahl der enge Toleranzen erfordernden Teile bringt die Erfindung noch den Vorteil relativ geringer Herstellungskosten mit sich. Es wurde ein Steuerdruck

von 8 bar ermöglicht.

Die Ausnutzung des Schnappeffektes zum Einrasten der Arbeitsstellung eines Mehrwegeventils ist bereits aus der DE-PS 12 00 084 bekanntgeworden, die ein Steuerventil zum Schalten von durch Unterdruck betätigten Bewegungsvorrichtungen in Fahrzeugen zeigt, wobei eine Schnappvorrichtung in Verbindung mit sitzventilartig wirkenden Ventiiverschlußstücken vorgesehen ist Abgesehen davon, daß dem bekannten Ventil andere Probleme zugrunde liegen, die sich aus dem dortigen speziellen Anwendungsgebiet ergeDen, treten hier auch die Nachteile der bereits beschriebenen bekannten Ausführungen auf.

Die DE-OS 24 41631 schließlich zeigt eine aus kreissektorartigen Teilstücken zusammengesetzte Stützwand einer Membran für einen Ventilantrieb bei einem Servogeber für Bremsanordnungen, der bei kleinerer Kraftverstärkung gut steuerbar ist und bei höheren Pedalkräften eine hohe Bremskraftunterstützung liefert

Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 ein Mehrwegeventil in einer Seitenansicht in einem axialen Schnitt in Gesamtdarstellung,

F i g. 2 und F i g. 3 eine bei dem Mehrwegeventil gemäß F i g. 1 Verwendung findende Steuermembran zusammen mitden sie halternden Mitteln in einer Vorder- und einer Seitenansicht in einem axialen Schnitt

Fig.4 und Fig.5 ein Glied der Stützwand zu der Membran gemäß F i g. 2 und 3 in einer Vorderansicht und einer Seitenansicht im Schnitt jeweils in vergrößerter Darstellung,

F i g. 6 den Halterungsring für die Membran gemäß F i g. 2 und 3 in einer Seitenansicht im Schnitt,

F i g. 7 die Membran selbst in einer geschnittenen Seitenansicht in vergrößerter Darstellung und

F i g. 8 eine Variante zu der Anordnung nach F i g. 1 in einer Seitenansicht in einem axialen Schnitt.

Das Mehrwegeventil besitzt ein Ventilgehäuse 1 mit einer zentralen Bohrung 2 und ein in dieser zentralen Bohrung im Gehäuse axial verstellbares Steuerglied 3, dem an jedem axialen Ende eine schnappend wirkende und eine Rastfunktion ausübende Steuermembran 4 bzw. 5 zugeordnet ist, die an ihrem Umfang bei 6, 7 am Ventilgehäuse eingespannt ist und die bewegliche Wand eines Steuerrauines 8 bzw. 9 an der der zentralen Bohrung abgewandten Seite der Membran bildet.

Das Steuerglied 3 ist als Flachschieber ausgebildet, der im Ventilgehäuse 1 in axialer Richtung gemäß den Pfeilen 10 hin und her beweglich geführt ist und der an seinen beiden axialen Enden jeweils ein kolbenartiges Endstück 11 bzw. 12 trägt, das zum Zusammenwirken mit der Steuermembran dient, die Gestalt tines langgestreckten Zylinders hat und in einer zylindrischen Bohrung 11a bzw. 12a im Ventilgehäuse unter guter Abdichtung mit Hilfe der Dichtungsringe 13, 14 in den Nuten IS, 16 hin und her gleitend geführt ist.

Die aus einer wirksamen in eine unwirksame Stellung hin und her beweglichen Membranen 4, 5 dienen einerseits zur Steuerung des Flachschiebers und andererseits zur Abdichtung des Raumes 17 des Ventilgehäuses, in dem der Flachschieber geführt ist, weiterhin zur Abdichtung der Bohrungen 11a, 12,a und der Räume 8a, 9a nach außen hin und vor allem eeeenüber den Steuerräumeii 8.9. Wenn im Steuerraum 8 ein Überdruck erzeugt wird, z. B. durch Zuführen von Druckmittel oder durch Betätigung von Hand, verstellt sich die Membran mit ihrer zentralen Betätigungspartie nach rechts, wie auf der linken Seite der F i g. 1 gezeigt ist was zur Folge hat daß der Flachschieber ebenfalls nach rechts verstellt wird in die Stellung gemäß F i g. 1, in dtr die Druckmittelquelle über den Anschluß P mit dem einen VerbraucheranschJuß A verbunden ist, während der zweite Verbraucheransch'uß B über den Anschluß S entlüftet wird. Wenn der Druck im Raum 8 nachgelassen und dafür ein Druck im Raum 9 erzeugt wird, verstellt sich die Membran 5 aus der auf der rechten Seite der F i g. 1 gezeigten unwirksamen Stellung in die wirksame Stellung, in der ihre Betätigungspartie mit dem Flachschieber nach links verschoben ist wobei der Schieber die Druckmittelquelle mit dem Verbraucheranschluß B verbindet und den Verbraucheranschluß A nach R entlüftet

Den aus Gummi oder Kunststoff mit gummiähnlichen Eigenschaften bestehenden Steuermembranen ist jeweils zur Erhöhung der Lebensdauer eine einerseits die Bewegung der Membran gestattende und andererseits der Membran nachgiebig Halt verleihende Stützwand 20, 21 aus Metall oder einem ähnlich steifen Material zugeordnet, die an der Membran anliegt und aus flexibel zusammengehaltenen sektorartigen Teilstücken 22 zusammengesetzt ist die das Walken der Membran mitmachen.

Die Stützwand liegt auf der dem Ventilinneren zugewandten Seite ständig an der Membran an(Fig. 1), sie ist hierbei sowohl an ihrem Außenumfang als auch an ihrem Innenumfang gelenkig gelagert wie weiter unten noch dargelegt werden wird. Die Stützwand 20 bzw. 21 und die ihr zugeordnete Membran 4 bzw. 5 besitzen eine kreisförmige Außenkontur (F i g. 2); ihr Innenumfang ist ebenfalls kreisförmig oder annähernd kreisförmig. Die gleichgroß ausgebildeten und identisch gestalteten Teilstücke 22 der Stützwand, deren seitlichen Ränder 25, 26 in radialer Richtung vom Mittelpunkt der Stützwand zu deren Umfangsrand derart verlaufen, daß die einzelnen Teilstücke einen etwa dreieickigen Außenumfang haben (Fig.4), sind oben und unten jeweils durch einen Kreisbogen 27, 28 begrenzt und im übrigen abgerundet wie bei 29,30 in F i g. 5 gezeigt ist.

Die Steuermembran selbst besitzt eine von der eigentlichen Membranpartie 31 abgebogene Randpartie 32, die mit der Membranpartie 31 einen Winkel von etwa 90° einschließt und die um den Außenumfang der Stützwand 20 bzw. 21 herumgreift, wie aus F i g. 3 zu erkennen ist. Diese Randpartie ist wie bei 33 gezeigt ist, zum Ventilinneren abgebogen. Auf diese Weise kann die Verbindung zwischen der Membran und der zugeordneten Stützwand flexibel und beweglich gestaltet werden. Um den Teilstücken der Stützwand einen ausreichenden Halt zu geben, sind diese in einen Halterungsring 34 eingesetzt, der die Stützwand in koaxialer Anordnung von außen her umgibt und Z-förmig abgestuft ist, wobei die sich in größerem radialen Abstand vom Zentrum der Stützwand befindende äußere Partie 35 des Halterungsrings von außen her an der Umfangsfläche der Stützwand angreift während der Quersteg 36, der von der äußeren Partie 35 zur inneren Partie 37 verläuft zweckmäßig von der dem Ventilinneren zugewandten Seite her an einer Stirnfläche der Stützwand anliegt Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß die abgebogene Randpartie 32 der Membran den die Stützwand halternden Halterungsring 34, der im übrigen wie die Stützwand aus demselben steifen Material, z. B. aus

Metall, besteht, von außen her umgreift und mit dem um 90° nach innen zu und parallel zur eigentlichen Membran herumgebogenen Außenrand, wie bei 33 gezeigt, in die Abstufung 38 des Halterungsringes von außen her eingreift, ν ährend der Halterungsring die Stützwand mit seinem Steg 36 gegen die Membran drückt und mit diesem Steg und der Stirnfläche seiner inneren Partie 37 die Stützwand so hält, daß diese im Halterungsring mit ihrem Außenumfang verschwenkbar ist. Die Stützwand und die Membran sitzen an einem gemeinsamen zentralen Zentrierstück 40, das z. B. zylindrische Gestalt hat. Die Beweglichkeit am Außenumfang wird dadurch gewährleistet, daß die Membran am Zentrierstück eingeknöpft und die Stützwand am Zentrierstück mit ihrem Innenumfang schwenkbar gelagert ist, wobei die Membran und die Stützwand zwischen einem Nietkopf 41 am äußeren axialen Ende des Zentrierstücks auf der einen Seite und einem einen größeren Durchmesser aufweisenden Bund 42 des Zentrierstücks auf der anderen Seite sitzen. Wie aus F i g. 1 zu erkennen ist, trägt das Zentrierstück zur Betätigung des Steuergliedes an der diesem zugewandten Seite einen scheibenartigen Betätigungskopf 18,19 trägt.

I Im auch eine Betätigung von Hand zu ermöglichen besitzt das Zentrierstück 40 einen stiftartigen Vor sprung 66, 61, der aus dem Gehäuse des Vertu· heraussteht. Dieser Vorsprung ist in einer Bohrung 62 63 der Ventilgehäusewand 64, 65 unter guter Abdichtung in axialer Richtung des Flachschiebers gemäß der Pfeilen 10 hin und her verschieblich geführt, wöbe zweckmäßigerweise der Vorsprung von einer in die Ventilgehäusewand unter Zwischenschaltung von Dich-

ίο tungen 66 eingesetzten Schutzkappe 67. 68, aus nachgiebigem Material geschützt ist. Durch Drücker luf die Schutzkappe wird der Vorsprung wie ein Stifl nach innen gedrückt; er betätigt hierbei die Steuermembran und bringt sie aus ihrer unwirksamen Stellung in die wirksame Stellung.

Bei <ier Anordnung nach F i g. 8 ist der Flachschiebei 50 wiederum zwischen zwei Steuermembranen 51, 52 angeordnet, denen ebenfalls Stützwände 53,54 zugeordnet sind, die in ähnlicher Weise wie die Stützwände 20, 21 der Anordnung nach F i g. 1 ausgebildet sind. Bei der Ausführungsform nach F i g. 8 erfolgt die Betätigung dei Membranen, die ihrerseits den Flachschieber betätigen nur durch Einführung von Druckmittel in die Steuerräume 55,56.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 Patentansprüche:

1. Mehrwegeventil mit einem in einer zentralen Bohrung im Ventilgehäuse axial verstellbaren Steuerglied, dem eine am Bohrungsumfang im Ventilgehäuse eingespannte, aus elastischem Material bestehende und mit einer Stützwand versehene runde Steuermembran an jedem Stirnende zugeordnet ist, welche die bewegliche Wand eines Steuerraumes an ihrer der zentralen Bohrung abgewandten Seite bildet und aus einer wirksamen Stellung, in der sie das Steuerglied umgesteuert hat, in eine unwirksame Stellung verschieblich ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied (3) als Flachschieber ausgebildet ist, daß die Stützwand (20, 21) aus kreissektorartigen Teilstükken (22) besteht, die die Steuermembran (4, 5) auf ihrer dem Flachschieber zugewandten Seite gdnzlich bedecken, und daß die Teilstücke (22) sowohl im Bereich des Außendurchmessers der Steuermembran (4,5) im Ventilgehäuse als auch im Bereich des Innendurchmessers der Steuermembran, welcher Bereich von einem die Steuermembran durchdringenden Zentrierstück (40) gebildet ist, am Zentrierstück schwenkbar gelagert sind.

2. Mehrwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Flachschieber bildende Steuerglied eine Verstellstange aufweist, die an jedem ihrer axialen Enden ein im Ventilgehäuse geführtes kolbenartiges Endstück (11, 12) trägt, an dem das Zentrierstück (40) der zugeordneten Steuermembran anschlagen kann.

3. Mehrwegeventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am kolbenartigen Endstück (11, 12) mehrere in axialem Abstand zueinander angeordnete Dichtungsringe (13, 14) vorgesehen sind.

4. Mehrwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermembran (4,5) eine um etwa 90° nach innen abgebogene Randpartie (32) besitzt, daß die kreissektorartigen Teilstücke (22) der Stützwand (20, 21) in einen diese in konzentrischer Anordnung von außen her umgebenden Halterungsring (34) aus steifem Material, z. B. Metall, eingesetzt sind und daß die abgebogene Randpartie der Steuermembran die Stützwand umgreift.

5. Mehrwegeventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halterungsring (34) Z-förmig abgestuft ist.