DE4223491A1

DE4223491A1 - Drucksteuerventil

Info

Publication number: DE4223491A1
Application number: DE19924223491
Authority: DE
Inventors: Helmut Schilly; Dirk Neubauer
Original assignee: AFT Atlas Fahrzeugtechnik GmbH
Current assignee: Schaeffler Engineering GmbH
Priority date: 1991-07-31
Filing date: 1992-07-17
Publication date: 1993-02-04

Description

Die Erfindung betrifft ein Drucksteuerventil zur Ansteuerung pneumatischer Arbeitsglieder mit einer Versorgungsdruckleitung.

Der Versorgungsdruck ist normalerweise ein Unterdruck, und auch der Steuerdruck ist ein Unterdruck.

Bei einem solchen Ventil soll einerseits die Verstellzeit mög lichst kurz sein. Hierzu ist im dynamischen Fall ein hoher Durchfluß während der Verstelldauer erforderlich. In der Regellage soll dagegen die Versorgungsdruckquelle möglichst wenig belastet werden. Es muß also im statischen Fall der Durchfluß gering sein.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Drucksteuer ventils, das diesen Forderungen genügt.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst:

a) eine Membran trennt einen Steuerdruckraum von einem Bezugsdruckraum;
b) die Versorgungsdruckleitung mündet in einen ersten Dichtsitz;
c) ein Träger weist einen konzentrisch zu dem ersten Dichtsitz angeordneten zweiten Dichtsitz auf;
d) innerhalb des Trägers ist ein mit beiden Dichtsitzen zusammenwirkendes Verschlußstück beweglich nachgiebig geführt;
e) ein Stellkörper liefert einen Stelldruck für den Träger.

Die Erfindung unterscheidet sich insofern vom Stand der Technik, als die beiden Dichtsitze in der Regellage den Steuerdruckraum dicht abschließen, so daß nur ein vernachlässigbarer Leckstrom auftritt, der durch die Versorgungsdruckquelle ersetzt werden muß.

Eine gleichmäßige Abdichtung des Steuerdruckraumes gegenüber dem Versorgungsdruck und dem Bezugsdruck erreicht man dadurch, daß der Ringraum zwischen den beiden Dichtsitzen mit dem Steuerdruckraum Ver bindung hat.

Einen direkten Ausgleich mit dem Bezugsdruck erreicht man dadurch daß der an den zweiten Dichtsitz anschließende Außenraum mit dem Be zugsdruckraum Verbindung hat.

Der Weg des Stellkörpers wird dadurch in eine Stellkraft für das Verschlußstück umgewandelt, daß der Stellkörper über eine Druckfeder an dem Träger abgestützt ist.

Eine Steuerung in beiden Richtungen wird dadurch sichergestellt, daß sich eine weitere Druckfeder zwischen dem Träger und einer Gehäu sewand abstützt.

Eine weitere Verringerung des Leckstroms wird dadurch sicherge stellt, daß das Verschlußstück innerhalb des Trägers durch eine Druck feder abgestützt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, in der darstellten

Fig. 1 einen Schnitt durch das Steuerventil und

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des Innenteils.

Zwischen den Halbteilen 1 und 2 eines Ventilgehäuses ist eine Membran 3 eingespannt, die den Innenraum des Ventilgehäuses in einen Steuerdruckraum 4 und einen Bezugsdruckraum 5 unterteilt. Der Bezugs druckraum 5 steht über einen Anschluß 6 normalerweise mit der Atmo sphäre in Verbindung. Der Steuerdruckraum 4 hat einen Anschluß 7 für die Weiterleitung des Steuerdrucks.

Etwa in der Ebene der Membran 3 mündet zentral eine Versorgungs druckleitung 8 in einem ersten Dichtsitz 9. Der Versorgungsdruck ist normalerweise ein Unterdruck, entsprechend ist auch der Steuerdruck ein Unterdruck.

Ein Träger 10 ist zentral innerhalb der Membran 3 angeordnet. Der Träger 10 weist konzentrisch zu dem ersten Dichtsitz 9 einen zweiten Dichtsitz 11 auf. Der Ringraum 12 zwischen den beiden Dichtsitzen 9 und 11 hat mit dem Steuerdruckraum 4 Verbindung. Der Außenraum des Dicht sitzes 11 hat über Durchgänge 13 mit dem Bezugsdruckraum 5 Verbindung. Der Träger 10 nimmt innerhalb einer zylindrischen Kammer 14 ein Ver schlußstück 15 auf, das mittels einer Druckfeder 16 nachgiebig geführt ist und an den Dichtsitzen 9 und 11 unter Vorspannung anliegt, so daß dieselben im statischen Fall dicht abgeschlossen sind.

Auf das Zentrum der Membran 3 ist ein Durchgang 17 des Ventilge häuses ausgerichtet. In dem Durchgang 17 ist ein Stellkörper 18 ge führt. Der Stellkörper 18 wird pneumatisch, elektrisch, elektromagne tisch oder hydraulisch verstellt. Der Stellkörper 18 ist über eine Druckfeder 19 mit dem Träger 10 gekoppelt. Der Träger 20 bzw. die Mem bran 3 ist über eine weitere Druckfeder 20 an einer Wandung des Ven tilgehäuses abgestützt. Die Wegverstellung des Stellkörpers 18 be stimmt den Steuerdruck.

Im einzelnen arbeitet das Drucksteuerventil folgendermaßen.

Im statischen Fall, also in Regelage, befinden sich die beiden Dichtsitze 9 und 11 in einer Ebene und werden durch das Verschlußstück 15 abgeschlossen. Der Dichtdruck wird durch die Feder 16 verstärkt. Die Lage des Stellkörpers 18 bestimmt die Spannung der Feder 19, die zusammen mit der Feder 20 die Regellage und den Steuerdruck bestimmt.

Eine Verstellung des Stellkörpers 18 ändert die Spannung der Druckfeder 19 und führt entsprechend zu einer Änderung des Steuer drucks.

Zur Vergrößerung des Steuerunterdrucks wird der Stellkörper 18 nach oben bewegt, so daß die Feder 19 entlastet wird. Entsprechend wird der Träger 10 angehoben, so daß das Verschlußstück 15 von dem Dichtsitz 9 abhebt. Es kann also Druckmittel in die Versorgungsunter druckquelle abströmen, was den Steuerunterdruck erhöht, so daß sich der Absolutwert des Steuerdrucks erniedrigt. Es ist ein hoher Durch fluß möglich. Durch die Vergrößerung des Steuerunterdrucks wird die Membran abgesenkt, bis nach Erreichung des gewünschten Steuerdrucks beide Dichtsitze 9 und 11 wieder geschlossen sind.

Zur Verringerung des Steuerunterdrucks wird der Stellkörper 18 nach unten bewegt, so daß der Dichtsitz 11 abhebt. Es erfolgt ein Druckausgleich zwischen dem Steuerdruckraum 4 und dem Bezugsdruckraum 5. Bei Erreichen des gewünschten Steuerdrucks schließen beide Dicht sitze 9 und 11.

Während der Verstellung ist jeweils ein hoher Durchfluß möglich. In der Regellage ist infolge der guten Abdichtung der Durchfluß sehr gering, so daß die Versorgungsdruckquelle im statischen Falle nicht merkbar belastet wird. Der Durchfluß ist auch abhängig vom jeweiligen Sollwertsprung. Dies bedeutet, daß die Verstelldauer von Sollwert sprung nahezu unabhängig ist. Der Steuerdruck ist auch von Schwankun gen des Versorgungsdrucks nahezu unabhängig.

Claims

1. Drucksteuerventil zur Ansteuerung pneumatischer Arbeitsglieder mit einer Versorgungsdruckleitung, gekennzeichnet durch folgende Merk male:

a) eine Membran (3) trennt einen Steuerdruckraum (4) von einem Bezugsdruckraum (5);
b) die Versorgungsdruckleitung (8) mündet in einen ersten Dichtsitz (9);
c) ein Träger (10) weist einen konzentrisch zu dem ersten Dichtsitz (9) angeordneten zweiten Dichtsitz (11) auf;
d) innerhalb des Trägers (10) ist ein mit beiden Dichtsitzen (9, 11) zusammenwirkendes Verschlußstück (15) beweglich nachgiebig geführt;
e) ein Stellkörper (18) liefert einen Stelldruck für den Träger (10).

2. Drucksteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (12) zwischen den beiden Dichtsitzen (9, 11) mit dem Steuerdruckraum (4) Verbindung hat.

3. Drucksteuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß der an den zweiten Dichtsitz (11) anschließende Außenraum mit dem Bezugsdruckraum (5) Verbindung hat.

4. Drucksteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkörper (18) über eine Druckfeder (19) an dem Träger (10) abgestützt ist.

5. Drucksteuerventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine weitere Druckfeder (20) zwischen dem Träger (10) und einer Gehäusewand abstützt.

6. Drucksteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (15) innerhalb des Trägers (10) durch eine Druckfeder (16) gespannt ist.