DE4224389B4

DE4224389B4 - Ventil mit T-förmigem bzw. N-förmigem, wippenartigem Ventilglied

Info

Publication number: DE4224389B4
Application number: DE4224389A
Authority: DE
Inventors: Joachim RÖMER
Original assignee: AVS Ing JC Roemer GmbH
Current assignee: AVS Ing JC Roemer GmbH
Priority date: 1992-07-23
Filing date: 1992-07-23
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2012-07-24
Also published as: DE4224389A1

Abstract

Ventil (1) bestehend aus einem mindestens im Längsquerschnitt T-förmigen Ventilglied (6), das im Bereich der Zusammenkunft des mittleren Schenkels (80) und der seitlichen Arme (82, 84) kippbar in einem Ventilgehäuse (4) gelagert ist, wobei der Schenkel (80) beidseitig mit einem nachgiebigen, elastischen Schließelement (103) versehen ist, das wahlweise je nach der von einer Betätigungseinrichtung (2) gewählten Kippstellung eine von zwei auf entgegengesetzten Seiten des Schenkels angeordneten, voneinander einen Abstand aufweisenden und einander zugewandten Ventilöffnungen (112, 118) des Ventilgehäuses (4) abschließt, und wobei jede Ventilöffnung mit einer unterhalb eines jeweiligen Armes des T-förmigen Ventilglieds mündenden seitlichen Öffnung (114, 129), kommuniziert und aus an den Mündungen angeordneten Übertragungs- gliedern (94, 96), welche bei Druckbeaufschlagung der entsprechenden seitlichen Öffnungen (114, 124) ein jeweiliges Drehmoment auf die Arme (82, 84) des T-förmigen Ventilglieds (6) ausüben, dadurch gekennzeichnet daß die Betätigungseinrichtung (2) einen auf dem einen Arm (84) des T-förmigen Ventilglieds einwirkenden Ventilstößel (68) umfaßt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil bestehend aus einem mindestens im Längsquerschnitt T-förmigen Ventilglied, das im Bereich der Zusammenkunft des mittleren Schenkels und der seitlichen Arme kippbar in einem Ventilgehäuse gelagert ist, wobei der Schenkel beidseitig mit einem nachgiebigen, vorzugsweise elastischen Schließelement versehen ist, das wahlweise je nach der von einer Betätigungseinrichtung gewählten Kippstellung eine von zwei auf entgegengesetzten Seiten des Schenkels angeordneten, voneinander einen Abstand aufweisenden und einander zugewandten Ventilöffnungen des Ventilgehäuses abschließt, und wobei jede Ventilöffnung mit einer unterhalb eines jeweiligen Armes des T-förmigen Ventilglieds mündenden seitlichen Öffnung kommuniziert und aus an den Mündungen angeordneten Übertragungsgliedern, welche bei Druckbeaufschlagung der entsprechenden seitlichen Öffnungen ein jeweiliges Drehmoment auf die Arme des T-förmigen Ventilglieds ausüben.
Der Vorteil eines Ventils dieser Art liegt darin, daß die Drehmomente, die auf den Schenkel aufgrund der an den Ventilöffnungen anliegenden Drücke ausgeübt werden, zumindest im wesentlichen durch Kompensationsdrehmomente ausgeglichen werden, die dadurch entstehen, daß die gleichen Drücke auf die Übertragungsglieder ausgeübt werden.

Ein Ventil dieser Art, das von einem Elektromagneten betätigt wird, ist aus der DE 33 34 158 A1 bekannt. Ähnliche Magnetventile gehen auch aus der DE 33 34 159 A1 sowie aus der DE 33 34 160 A1 hervor. Bei der aus der DE 33 34 158 A1 bekannten Vorrichtung sind die Übertragungsglieder als zylindrische Stifte ausgebildet, welche in seitlichen Bohrungen gleiten und sich durch jeweilige Ringdichtungen hindurcherstrecken, so daß sich die in den jeweiligen Bohrungen herrschenden Drücke auf die Arme des T-förmigen Ventilglieds übertragen. Etwas problematisch bei dieser Anordnung ist nicht nur, daß sich Reibungseffekte zwischen den Bohrungen und den Stiften nachteilig aus wirken können, wobei die Höhe der auftretenden Reibung sich im Betrieb ändern kann, beispielsweise aufgrund von mechanischem Verschleiß einerseits oder Verklemmungen andererseits, oder daß die eingesetzten Dichtungen im Laufe der Zeit zu Leckagen führen können, sondern daß der als Betätigungseinrichtung vorgesehene Elektromagnet eine relativ komplizierte Ausbildung aufweist und mit einem großen Luftspalt arbeiten muß, um die erwünschte Amplitude der Kipp- oder Schwenkbewegung des T-förmigen Ventilglieds bei kompakter Bauweise zu erhalten. Aufgrund der ungünstigen Ausbildung des Elektromagneten muß mit höheren Strömen gearbeitet werden als eigentlich notwendig ist, so daß das Ventil insgesamt unnötig groß ausfällt, d.h. der erforderliche Raumbedarf zu groß ist. Zu bedenken ist auch, daß die Vorschriften heute verlangen, insbesondere für die Verwendung von Geräten in geschützten oder Explosionsgefährten Bereichen, daß die Oberflächentemperatur der Teile der Einrichtungen nur unwesentlich über Raumtemperatur steigen dürfen. Es gilt daher, die Leistungsaufnahme von Elektromagneten zu beschränken, d.h. auch mit kleineren Betätigungskräften arbeiten zu können. Diese Kritik gilt auch für die Magnetventile nach den beiden weiteren genannten Offenlegungsschriften.

Zwar ist in der DE 33 34 158 A1 ein Vorschlag enthalten, daß die Kolben, d.h. die Stifte, welche die Übertragungsglieder darstellen, auch durch Balg- oder Membransysteme ersetzt werden können, wenn z.B. Dichtungsreibung unerwünscht ist. Dennoch ist der Aufbau aller in den drei Schriften, genannten, Magnetventile relativ kompliziert und es entstehen auch Probleme dadurch, daß das Ventilgehäuse zweigeteilt werden muß und zwar um eine mittlere Längsachse, wodurch kostspielige Herstellungsverfahren verwendet werden müssen, um eine gute Abdichtung zwischen den beiden Gehäusehälften zu erreichen. Diese zweiteilige Ausbildung ist aber wiederum notwendig, um eine präzise Bearbeitung der einander zugewandten Ventilöffnungen sicherzustellen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ventil der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei einer relativ einfachen, leicht herstellbaren Ausbildung des Ventils, d.h. des Ventilgehäuses mit dem Ventilglied und anderen dazugehö rigen Bestandteilen, eine insgesamt kompakte, leicht herzustellende Bauweise erhalten wird, mit vorteilhaften Betriebseigenschaften.

Eine Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Durch Verwendung eines Ventilstößels zur Betätigung des kippbar angeordneten Ventilglieds kann die gesamte Anordnung des Ventils kompakt mit hohem mechanischen Wirkungsgrad aus gebildet werden, wobei die Rückstellung des Ventilglieds genial und einfach mittels einer Federerfolgen kann.

Durch die Verwendung eines Elektromagneten als Betätigungseinrichtung genügt es, einen solchen mit einem in axialer Richtung des Elektromagneten hin- und herbewegbaren Anker, der einen Ventilstößel betätigt, zu verwenden. Hierdurch ist es möglich, beispielsweise dadurch, daß der Ventilstößel den einen Arm des T-förmigen Ventilglieds direkt beaufschlagt, nicht nur eine vereinfachte und kompakte Elektromagnetenanordnung zu verwenden, sondern auch die Ausbildung des T-förmigen Ventilglieds wesentlich zu vereinfachen. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Ventilstößel exzentrisch zur Achse der Spule angeordnet und ebenfalls in Axialrichtung der Spule bewegbar ist. Der Elektromagnet läßt sich dann so auf dem Ventilgehäuse plazieren, daß die mittlere Achse des Elektromagneten mit der Längsachse des Schenkels des T-förmigen Ventilglieds fluchtet, der Ventilstößel aber dennoch direkt auf den einen Arm des Ventilglieds einwirkt.

Besonders bevorzugt ist eine Anordnung, bei der der Schenkel des T-förmigen Ventilglieds in einen Schlauchteil einer sich über die seitlichen Öffnungen erstreckenden und diese abdichtenden Membran hineinerstreckt, wobei die Membran das nachgiebige elastische Schließelement bildet. Die Membran wird auf diese Weise dazu verwendet, um nicht nur die Schließelemente auf beiden Seiten des Schenkel des Ventilglieds zu bilden sondern auch gleichzeitig die Übertragungsglieder gegenüber dem Ventilraum des Ventilgehäuses abzudichten. Ei ne Membran dieser Art bildet dann auch eine Flüssigkeitstrennung zwischen dem Betätigungsteil des Magnetventils, d.h. zwischen dem Elektromagneten mit Ventilglied einerseits und dem Ventilgehäuse andererseits, so daß Leckagen in den Führungsraum für das Ventilglied bzw. den Elektromagneten kaum mehr zu befürchten sind.

Es besteht die Möglichkeit die Membran direkt auf die Arme des T-förmigen Ventilglieds einwirken zu lassen, so. daß die Membran selbst die Übertragungsglieder bildet. Zu diesem Zweck kann die Membran eventuell mit einem in Richtung auf die Arme des Ventilglieds zu erstreckenden Vorsprung versehen werden. Hierdurch wird die Membran auch für eine weitere Funktion herangezogen, was insgesamt die Ausbildung des Magnetventils vereinfacht. Es können aber dann auch andere Übertragungsglieder zum Einsatz kommen, z.B. in Form von zwischen der Membran und den Armen des T-förmigen Ventilglieds angeordneten Übertragungsstößel. Bei dieser Anordnung durchdringen die Stößel die Membran nicht, so daß Dichtungsreibung nicht zu befürchten ist. Weiterhin ist ein Zusetzen der Stößel in ihren Bohrungen nicht zu befürchten, da durch die Membran diese Bohrungen von der vom Ventil zu steuernden Flüssigkeit abgedichtet ist.

Besonders günstig bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Magnetventils ist die Möglichkeit ein Spenglied vorzusehen, das imstande ist eine Bewegung des T-förmigen Ventilglieds wahlweise zu verhindern oder zu gestatten.

Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß wenigstens der eine Arm des T-förmigen Ventilglieds mit einem vorzugsweise von außen zugänglichen Spenglied zusammenarbeitet, das zwischen einer das Ventilglied in einer Kipplage haltenden Blockierstellung und einer Freigabestellung bewegbar ist. Konkret kann diese Ausbildung so sein, daß der genannte Arm des T-förmigen Ventilglieds einen rechteckigen Querschnitt aufweist und in eine Öffnung des drehbar angeordneten Spenglieds hereinragt, welche im Querschnitt die Form von zwei aneinander spitz an Spitz gegenüberliegenden Quadranten aufweist.

Zur schwenkbaren Abstützung des T-förmigen Ventilglieds wird vorzugsweise ein zweiteiliges Betätigungsgehäuse vorgesehen, das zwischen dem Elektromagneten und dem Ventilgehäuse angeordnet ist und eine Aufnahme für die Arme des T-förmigen Ventilglieds sowie Durchgangsöffnungen für den Schenkel, den Ventilstößel und die Übertragungsglieder bildet. Zwar benötigt das Betätigungsgehäuse eine gewisse Bauhöhe zwischen dem Elektromagneten und dem Ventilgehäuse. Diese zusätzliche Bauhöhe ist jedoch wesentlich geringer als die Bauhöhe, die für die Betätigung des T-förmigen Ventilglieds mit dem Elektromagneten nach dem Stand der Technik erforderlich ist.

Das Betätigungsgehäuse wird vorzugsweise als Spritzgußteil ausgebildet und zwar in zwei Teilen, welche vorzugsweise gleich ausgebildet und spiegelbildlich aneinander angeordnet sind. Bei dieser Ausbildung weist dann jede Hälfte zwei halbzylindrische Aufnahmen für die Enden eines am Ventilglied angeordneten, die Schwenkachse bildenden Stift auf.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung kann das Ventilglied kostengünstig im wesentlichen als ein Blechstanzteil ausgebildet werden, das an den Berührungsflächen mit dem Betätigungsstößel und den Übertragungsgliedern gekrümmte Flächen aufweist. Ggf. können Hülsen an den Ende der Arme des T-förmigen Ventilglieds vorgesehen sein.

Das Ventilgehäuse selbst läßt sich besonders günstig aus einem Körperteil und einem in dieses einsetzbaren Einsatz realisieren, wobei das Körperteil die eine Ventilöffnung und der Einsatz die andere Ventilöffnung sowie eine mit der zugeordneten seitlichen Öffnung kommunizierende Querbohrung aufweist. Der Einsatz läßt sich auf diese Weise mittels eines einfachen Gewindes ggf. mit Ringdichtung in eine zylindrische Bohrung des Körperteiles einsetzen, wobei beide Ventilöffnungen ohne weiteres fein bearbeitet werden können und zwar die Ventilöffnung im Körperteil durch die Aufnahmebohrung für den Einsatz und die Ventilöffnung im Einsatz durch ihre Lage an der Stirnfläche des Einsatzes. Die Anordnung ist dann vorzugsweise so, daß das Ventilgehäuse eine nach oben offene Aufnahmekammer für den Schenkel des T-förmigen Ventilglieds aufweist, in deren Seitenwänden die Ventilöffnungen vorgesehen sind. Eine weitere Öffnung kann von unten in die Aufnahmekammer münden und bildet hierdurch eine weitere Anschlußmöglichkeit, so daß das Ventil als 3/2-Weg-ventil ausgebildet sein kann.

Ein Magnetventil der erfindungsgemäßen Art läßt sich insbesondere als Vorsteuerventil für ein Membranventil verwenden. Besonders günstig in diesem Zusammenhang ist die Tatsache, daß die Strömungskanäle des Vorsteuerventils alle ohne Drossel realisiert werden können, so daß eine Fehlfunktion des Ventils durch eine eventuell auftretende Verstopfung einer Drosselöffnung nicht vorkommen kann. Andererseits wird durch den Druckausgleich, der mit Magnetventilen der eingangs genannten Art grundsätzlich erreichbar ist, sichergestellt, daß die vom Elektromagneten zu erzeugende Betätigungskraft relativ klein gehalten werden kann, aber dieser dennoch imstande ist, relativ große Ventile anzusteuern. Beispielsweise ist erfindungsgemäß festgestellt worden, daß eine relativ kleine Kraft von 200 g = 2 N ausreicht, ein Ventil mit 16 bar Arbeitsdruck anzusteuern. Das erfindungsgemäße Ventil arbeitet als Verstärker. Dadurch, daß die Betätigungskraft klein gehalten werden kann, ist die im Elektromagneten verlorene Wärme gering, so daß die heute herrschenden Vorschriften, welche die Oberflächentemperatur nur unwesentlich über Raumtemperatur steigen lassen, erfüllt werden können. Zudem führt die kompakte Bauweise zu einer Gewichts und Kostenersparnis.

sEine etwas abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils zeichnet sich dadurch aus, daß das T-förmige Ventilglied einen mindestens teilsphärischen Kopf aufweist. Besonderheiten dieses Ventils sind dann in den Unteransprüchen 16 bis 22 angegeben. Besonders wichtig ist, daß sich dieses Ventil als 2/2-Weg-Ventil realisieren läßt, wobei der Strömungsquerschnitt der Ventilöffnung relativ groß sein kann. Durch die kreisbogenförmige Ausbildung der Übertragungsglieder, und der seitlichen Kompensationsöffnungen gelingt es auch bei dieser Ausführung, die durch die Arbeitsdrücke hervorgerufenen Drehmomente auf das Ventilglied zumindest im wesentlichen auszugleichen. Eine weitere abgewandelte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit n-förmigem Ventilglied ist dem Anspruch 24 sowie den weiteren Ansprüchen 25 bis 29 zu entnehmen. Bei den Ventilen dieser Ansprüche lassen sich die beiden nach außen weisenden Ventilöffnungen maschinell bearbeiten, ohne daß das Ventilgehäuse mehrteilig sein muß. Die oben genannten Vorteile gelten sinngemäß auch für die Ventile der Ansprüche 15 bis 29.

Allen erfindungsgemäßen Ventilen ist gemeinsam, daß sie schnell schalten können. Auch können Kugeln als Ventilstößel kostensparend und erfindungsgemäß verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend näher erläutert anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in welcher zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein Magnetventil der erfindungsgemäßen Art
2 eine explodierte, perspektivische Darstellung eines dem Magnetventil der 1 ähnlichen Magnetventils zur besseren Erläuterung der Ausbildung, wobei die Darstellung der 2 um 1800 um die Längsachse der 1 gedreht ist, bzw. 1 als Längsschnitt entsprechend den Pfeilen I-I der 2 betrachtet werden kann, 3 einen Längsschnitt des Ventils der 1 jedoch in einer anderen Schaltstellung und als Vorsteuerventil auf einem Membranventil
3 einen Längsschnitt des Ventils der 1 jedoch in einer anderen Schaltstellung und als Vorsteuerventil auf einem Membranventil montiert.
4 einen Längsschnitt entsprechend dem Längsschnitt der
1, jedoch von einer abgewandelten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes und
5 eine Draufsicht auf den unteren Teil des Betätigungsgehäuses des Magnetventils der 4, d.h. auf der Ebene V-V der 4,
6 einen Längsschnitt entsprechend dem Längsschnitt der 1, jedoch von einer abgewandelten Ausführungsform,
7 eine explodierte perspektivische Darstellung des Magnetventils der 6 zur besseren Erläuterung dessen Ausbildung;
8 einen Längsschnitt entsprechend dem Längsschnitt der
1, jedoch von einer weiteren abgewandelten Ausführungsform, und
9 eine explodierte perspektivische Darstellung eines Magnetventils ähnlich dem der 8, jedoch mit einigen Abwandlungen.
Das Magnetventil 1 der 1 besteht im wesentlichen aus einem Elektromagneten, d.h. einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 2, ein Ventilgehäuse 4, einem T-förmigen Ventilglied 6 und ein zweiteiliges Betätigungsgehäuse 8 zur schwenkbaren Lagerung des T-förmigen Ventilglieds 16. Sie weist eine auf einem Spulenträger 12 aufgewickelte Spule 14 auf, welche innerhalb eines Gehäuses bzw. einer Ummantelung 16 angeordnet ist, das auf einer Halterung 18 befestigt ist.
Der Spulenträger 12 hat eine axiale Bohrung 20, die an einem axialen Ende 22 einen, einen Anschlag bildenden feststehenden Ankergegenstück 24 aufnimmt. Im anderen Ende 26 der zylindrischen Bohrung 20 befindet sich der bewegliche Magnetanker 28 der von einer zylindrischen Führung 30 verschiebbar geführt wird. Der Führungsstift, der in diesem Beispiel aus nichtmagnetischem Werkstoff besteht, ist an seinem einen Ende 32 mit einem Gewinde 34 versehen, das in ein entsprechendes Gewinde 36 des feststehenden Ankergegenstücks eingeschraubt ist. Das andere Ende 38 der Führung 30 ist ebenfalls mit einem Gewinde 40 versehen, das in einer Gewindebohrung 42 der Halterung 18 eingeschraubt ist. Die Spule 14 ist von drei im wesentlichen C-förmigen Teilen umgeben, welche für sich bekannt sind, üblicherweise aus Weicheisen bestehen und einen Eisenrückschluß zwischen dem feststehenden Anker 24 und dem beweglichen Anker 28 bilden. Diese C-förmigen Teile sind in dieser Zeichnung nicht im Detail eingezeichnet, man sieht lediglich die Endbereiche 44 und 46, wo sie das feststehende Ankergegenstück 24 bzw. den beweglichen Magnetanker 28 umgeben. Jeder der C-förmig gebogenen Platten hat in seinen beiden, zueinander parallel liegenden Schenkeln nämlich eine jeweilige kreisförmige Öffnung, welche den feststehenden Magnetanker bzw. den beweglichen Anker aufnimmt. Die Verbindungsstege der Platten, welche die Schenkel verbinden und in 1 nicht gezeigt sind, sind in der Ummantelung 16' eingebettet, das vorzugsweise aus Kunststoff besteht.
An seinem unteren Ende ist das Gehäuse 16 bzw. die Ummantelung mit einer Ringnut 50 versehen, in weiche ein Ringansatz 52 der Halterung 18 eingreift, der koaxial zur Längsachse 54 des Führungsstiftes liegt.
Die kreisförmige Öffnung in dem unteren Ende von jeder der in diesem Beispiel drei C-förmigen Platten (es könnten aber beispielsweise auch vier solcher Platten sein, wenn die Magnetspule allseitig von den Platten eingeschlossen werden sollte), ist so bemessen, daß ein Luftspalt 56 zwischen dem beweglichen Magnetanker und den Platten vorliegt. Die radiale Abmessung dieses Luftspalts wird geringfügig größer gewählt als die radiale Abmessung des sehr kleinen Luftspalts 58 zwischen dem beweglichen Anker 28 und der Führung 30, welche lediglich einen Gleitsitz des beweglichen Ankers auf der Führung 30 sicherstellt. Im übrigen befindet sich eine Vorspannfeder in Form einer Schraubendruckfeder 59 in einer konzentrischen Anordnung innerhalb einer zylindrischen Aufnahmekammer 61, welche durch im Durchmesser reduzierte Abschnitte des Ankergegenstücks 24 und des Magnetankers 28 gebildet ist. Die Enden der Schraubendruckfeder stützen sich einerseits am feststehenden Magnetanker, andererseits am beweglichen Magnetanker ab.
Unterhalb des Magnetankers befindet sich ein Ventilstößel 68, welcher sich durch eine Durchgangsöffnung 70 der Halterung 18 hindurch erstreckt. Der Hub des Ventilstößels wird durch die axiale Bewegung des beweglichen Magnetankers 28 bestimmt. Ersichtlich ist vor allem, daß der Ventilstößel exzentrisch zur Längsachse 54 der Führung bzw. des beweglichen Magnetankers positionier aber ebenfalls hin und her in dieser Richtung bewegbar ist. Die Ausbildung dieses für sich relativ einfachen Elektromagneten ist einerseits bestens geeignet für die Betätigung eines exzentrisch gelagerten Ventilstößels, erreicht aber andererseits einen sehr hohen Wirkungsgrad durch ausgeklügelte Führung des magnetischen Feldes. An sich bekannte Elektromagneten können auch verwendet werden. Es können aber auch andere nicht elektromagnetische Betätigungseinrichtungen nach Belieben verwendet werden, um den Ventilstößel zu betätigen.
Wie aus der 1 sowie aus der 2 ersichtlich weist das T-förmige Ventilglied 6 einen Schenkel 80 dessen Längsrichtung in der dargestellten Lage mit der mittleren Längsachse 54 der Führung 30 flüchtet sowie linke und rechte Arme 82 und 84 auf und ist, in diesem Beispiel, als Stanzteil ausgebildet. Quer durch diesen Stanzteil hindurch erstreckt sich ein Stift 86, dessen Enden Schwenkzapfen für die schwenkbare Lagerung des T-förmigen Ventilglieds bilden.
Wie aus der 2 ersichtlich, sind die Enden 88 und 90 des Stiftes 86 in entsprechenden halbzylindrischen Mulden 90 und 92 der beiden im wesentlichen identischen Hälften (8A, 8B) des Betätigungsgehäuses aufgenommen, welche nach Zusammensetzung der beiden Hälften eine vollständige Schwenk- bzw. Kipplagerung für das T-förmige Ventilglied bilden.
Unterhalb der beiden Arme 82, 84 des T-förmigen Ventilglieds 80 befinden, sich Übertragungsglieder 94, 96 in Form von zylindrischen Stiften, welche in jeweiligen Bohrungen 98, 100 des unteren Teils des Betätigungsgehäuses verschiebbar gelagert sind und mit gerundeten Nockenflächen an der Unterseite der Arme des T-förmigen Ventilglieds zusammenarbeiten.
Oberhalb des rechten Armes 84 des T-förmigen Ventilglieds befindet sich der Ventilstößel 68, der vom beweglichen Anker 28 des Elektromagneten betätigt wird.
Wie bereits kurz erläutert, ist das eigentliche Ventilgehäuse 4 direkt unterhalb des Betätigungsgehäuses 8 angeordnet und von diesem mittels einer Membran 102 abgedichtet. Das Ventilgehäuse 4 besteht aus einem Körperteil 104 und einem in diesem eingesetzten Einsatz 106. Das Körperteil 104 weist eine erste Bohrung 108 auf, welche in einer Kammer 1,10 an einer ersten Ventilöffnung 112 mündet. Von dieser ersten Bohrung 108 geht auch eine senkrechte Bohrung 114 nach oben und mündet in einem erweiterten Bereich unterhalb der Membrane 102. In ähnlicher Weise ist im Einsatz 106 eine weitere, der Bohrung 108 entsprechende Bohrung 116 vorgesehen, welche in der Kammer 110 an einer zweiten Ventilöffnung 118 mündet. Von dieser zweiten Bohrung 116 geht ebenfalls eine senkrechte Bohrung 120 nach oben und kommuniziert über eine, durch den Einsatz gebildete Ringkammer 122, mit einer weiteren Bohrung 124, welche ebenfalls unterhalb der Membran mündet, und zwar auch mit einem vergrößerten Durchmesser, wie bei der Bohrung 114. Da der Einsatz 106 einen Rotationskörper darstellt, welcher in verschiedenen Winkelstellungen in einer Zylinderbohrung 126 des Körperteils 104 einsetzbar ist, wird der Einsatz mit einer Ringnut versehen, welche die Ringkammer bildet, so daß eine Verbindung zwischen der Bohrung 116 und der Bohrung 124 stets existiert, egal in welcher Rotationsstellung der Einsatz in den Körperteil 104 eingesetzt wird. Ein Flanschteil 130 des Einsatzes 106 arbeitet mit einer Ringschulter 132 des Körperteils zusammen, um die maximale Einsatztiefe des eingeschraubten Einsatzes in den Körperteil zu begrenzen. Das Bezugszeichen 134 deutet auf eine Ringdichtung hin, welche eine Leckage bei geschlossenem Ventil von der Bohrung 116 in die Kammer 110 verhindern soll. Die Bezugszeichen 138, 140 und 142 kennzeichnen drei Anschlußöffnungen, die zu der zweiten Ventilöffnung 118, zu dem Raum 110 bzw. zu der ersten Ventilöffnung 112 führen. Anstelle die Anschlußöffnungen 138 und 142 an der Unterseite des Ventilgehäuses 4 anzuordnen, können sie an den Stirnseiten des Ventilgehäuses plaziert werden, wie in 3 gezeigt. Auch kann die Anschlußöffnung 140 an einer Seite des Ventilgehäuses 4 vorgesehen werden, wie aus 2 ersichtlich. Bei Anordnung der Anschlußöffnungen 138, 142 nach der 3 können weitere O-Ring-Dichtungen 144, 146 vorgesehen werden, um den Eingang! 138 und den Ausgang 142 abzudichten.
Schließlich soll daraufhin hingewiesen werden, daß die Stichbohrung 140, welche von unten in die Kammer 110 mündet, nur bedarfsweise vorgesehen bzw. angeschlossen werden muß.
Die 1 zeigt das Magnetventil in einer mittleren Stellung, d.h. dieses ist als Proportionalmagnet ausgebildet, und es ist ersichtlich, daß das Schlauchteil 103 der Membran in das der mittlere Schenkel 80 des T-förmigen Ventilglieds 4 hineinragt, weder die Ventilöffnung 112 noch die Ventilöffnung 118 berührt. Es ist somit eine Durchströmung vom Kanal 116 in den Kanal 108, d.h. vom Eingang 138 zum Ausgang 142 bzw. umgekehrt ohne weiteres möglich. Da keine ausgeprägte Drosselstellungen vorhanden sind, ist der gleiche Druck links und rechts des Schenkels 80 vorhanden und es wirken auch die gleichen Drücke in den Bohrungen 114 und 124. Somit werden die Übertragungsglieder 94 und 96 mit der gleichen Kraft nach oben gedrückt und erzeugen entgegengesetzte gleich große Drehmomente auf das T-förmige Ventilglied. Dementsprechend ist die Stellung des T-förmigen Druckglieds in dieser Mittelstellung unabhängig von dem in den Kanälen 108 und 116 herrschenden Druck. Daher sind auch relativ geringe Kräfte erforderlich, um das Ventilglied in seinen beiden anderen Kippstellungen zu bewegen, d.h. einerseits zu einer ersten Kippstellung bei der der Schenkel 80 bzw. das Schlauchteil 103 der Membran die Ventilöffnung 112 schließt (wie in 3 gezeigt) oder andererseits zu der zweiten Kippstellung, bei der die Ventilöffnung 118 geschlossen wird. Im stromlosen Zustand des Elektromagneten 2 ist die von der Feder 59 über den Stößel auf den rechten Arm 84 des Ventilglieds 6 ausgeübte Kraft größer als die Rückstellkraft der Feder 180, welche auf den linken Arm 82 des Ventilglieds 6 drückt. Das Ventilglied 80 kippt daher in Uhrzeigersinn in die zweite Kippstellung, bei der die Ventilöffnung 118 geschlossen ist.
Angenommen, daß der Kanal 116 auf der Zuströmseite liegt, während der Kanal 108 auf der Abstromseite liegt, herrscht im Kanal 108 sowie in der Bohrung 114 bei geschlossener Ventilöffnung 118 ein etwas geringerer Druck als im Kanal 116 und in der Bohrung 124. Da der Druck auf der Abstromseite über das Übertragungsglied 94 ein gegen die Uhrrichtung gerichtetes Moment auf das T-förmige Ventilglied ausübt und über den Schenkel 80 ein in die Uhrrichtung gerichtetes Moment ausübt (der Druck arbeitet auf allen Seiten des Schenkels 80 mit Ausnahme der Ventilöffnung 118, so daß die Fläche auf der rechten Seite des Schenkels die Fläche auf der hinteren Seite um die Größe der Ventilöffnung übersteigt), ist es möglich, bei entsprechender Wahl der jeweiligen Hebellängen und Öffnungsquerschnitte sicherzustellen, daß die zwei Drehmomente gleich groß sind, so daß der Druck auf der rechten Seite des Ventils keine Auswirkung auf die Stellung des T-förmigen Ventilglieds hat.
Auf der Zustromseite wird zwar über die Bohrung 124 und das Übertragungsglied 96 ein in die Uhrrichtung gerichtetes Moment auf das T-förmige Ventilglied ausgeübt, der Druck im Kanal 124 wirkt aber auch auf der linken Seite des Schenkels 80 auf einer Fläche mit der Größe der Ventilöffnung 118 und erzeugt ein gegen die Uhrrichtung gerichtetes Moment auf das T-förmige Ventilglied. Da die Hebellängen und Flächenverhältnisse gleichgewählt sind, erzeugt der Druck auf der linken Seite des Ventilglieds ebenfalls kein Netto-Drehmoment, so daß auch in dieser Kippstellung die unterschiedlichen Druckverhältnisse auf die beiden Seiten des Ventils zu keinem Drehmoment auf das T-förmige Ventilglied führen.
Wird nun die Spule erregt, so wird der bewegliche Anker 28 angezogen, d.h. er bewegt sich nach oben in Berührung mit dem feststehenden Anker 24 und es genügt nun eine kleine Kraft, d.h. die Kraft der Feder 150, um das T-förmige Ventilglied aus der Kippstellung, bei der die Öffnung 118 verschlossen ist, entgegen der Uhrzeigerrichtung zu verschwenken, so daß die Membran 102 die Ventilöffnung 112 abschließt. Entsprechende Überlegungen können nunmehr angestellt werden und zeigen, daß auch in diesem Schließzustand die Lage des T-förmigen Gliedes vollkommen von den herrschenden Drücken auf der Zustromseite und der Abstromseite unabhängig ist.
Aus dieser Beschreibung sieht man, daß nur kleine Kräfte ausreichen, um das T-förmige Ventilglied umzusteuern, so daß die elektromagnetische Betätigungseinrichtung relativ klein und kompakt gebaut werden kann. Dennoch ist eine weitgehende Unabhängigkeit von den auf der Zustrom- und Abstromseite herrschenden Drücken geschaffen.
Eine weitere Besonderheit der Anordnung der 1 ist das Vorsehen eines von Hand betätigbaren Spengliedes 152, welches mit einer kurzen Verlängerung 154 des linken Armes 82 des T-förmigen Ventilglieds zusammenarbeitet. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, hat die Verlängerung des Armes 82 des T-förmigen Ventilglieds einen rechteckigen Querschnitt und paßt in eine besonders gestaltete Öffnung 156 des Spengliedes 152 ein. Das Spenglied 152 weist eine mittlere Ringnut 158, in welcher zwei halbkreisförmige Schultern 160 der beiden Hälften des Betätigungsgehäuses einpassen und somit das Spenglied 152 drehbar aber axial unverrückbar lagern.
Die Öffnung 156 des Spengliedes 152 weist die Gestalt von zwei einander gegenüberstehenden, im Spitzenbereich ineinander übergehenden Quadranten, dessen Abmessungen so gewählt sind, daß in der in 2 und in 1 dargestellten Drehstellung keine Beschränkung auf die Kippbewegung des T-förmigen Ventilglieds ausgeübt wird. Wird aber das Sperrglied 142 um 90° gedreht, so kann das T-förmige Ventilglied wahlweise in die eine oder andere Kippstellung blockiert werden, d.h. in eine Kippstellung, in der der Schenkel 80 die Ventilöffnung 118 abschließt oder in eine Kippstellung, in der der Schenkel 80 die Ventilöffnung 112 abschließt.
Das Magnetventil 12, die beiden Hälften 8A, SB des Betätigungsgehäuses 8 sowie das Ventilgehäuse 4 sind aneinander befestigt, mittels durchgehenden Schrauben, wie z.B. bei 162 in 2 dargestellt. Bei der Ausführung der 1, und 2 sind lediglich zwei solcher Schrauben 162 vorgesehen, welche in aneinander diametral gegenüberliegenden Ecken des quadratischen Magnetventilgehäuses angeordnet sind. Es können aber auch andere Schraubenanordnungen gewählt werden, beispielsweise vier Schrauben entsprechend den Schrauben 162, wobei jede Schraube in eine Ecke des rechteckigen Ventilgehäuses eingesetzt wird. Auch zeigt die 1 eine Blende 164, welche die Membran 102 gegen die Oberseite des Ventilgehäuses 4 drückt, jedoch Öffnungen für die Übertragsglieder 94 bzw. 96 und für den Schenkel 80 aufweist. Die Blende 164 ist in 2 nicht gezeigt.
Die 3 zeigt das Ventil 1 der bisherigen Figuren als Vorsteuerventil, montiert auf ein Membranventil. Das Ventilgehäuse 4 ist allerdings etwas anders gestaltet als in den bisherigen Figuren gezeigt. Die Anschlußöffnungen 138 und 142 sind entsprechend der 2 ausgeführt, während die Anschlußöffnung 140 entsprechend der Stichbohrung nach der 1 ausgebildet ist. In einer weiteren Abwandlung ist die elektrogmagnetische Betätigungseinrichtung 2 mit dem Stößel 101 und der Feder 59 um 1800 gedreht, was grundsätzlich möglich ist.
Das Membranventil nach der europäischen Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 0 341 340 wie in 3 hier abgebildet, weist eine in etwa schlauchförmige Membran 250 auf, die an einem ringförmigen Ventilsitz 252 der gezeig ten Stellung des Ventils anliegt. Die ringförmige Sitzfläche 252 stellt den äußeren Umfang einer Trennwand 254 dar, welche von zwei geschlitzten zylinderförmigen Teilen 256 und 258 getragen wird. Das Membranventil hat zwei Anschlüsse 260, 262, die normalerweise als Eingang 260 und Ausgang 262 funktionieren. D.h., die Durchströmung erfolgt in Richtung des Pfeils 263.
In der gezeigten Stellung nach 3 ist das Membranventil geschlossen, da die ringförmige Membran 250 an den Ringsitz 252 anliegt. Der Grund hierfür liegt darin, daß der im Eingang 260 herrschende Druck über die Bohrung 264 die Bohrung 266 sowie die Bohrungen 116, die Kammer 110 und die Bohrung 140 sowie die Anschlußöffnung 90 in den Ringraum 268 gelangt, der um die schlauchförmige Membran 250 herum zwischen dieser und dem Ventilgehäuse 4 gebildet ist. In diesem Beispiel ist das Ventilgehäuse 4 unterhalb der Einlaß- und Auslaßöffnungen 138, 140 mit einem zylinderförmigen Raum 269 versehen, der die schlauchförmige Membran sowie die Körper 256 und 258 und die Trennwand 254 aufnimmt. Der eingangsseitige Druck hält somit die Membran 250 gegen die Trennwand 254. Das Membranventil ist somit geschlossen.
Das Ventil 1 wird nunmehr angesteuert, so daß es eine Lage einnimmt, wie in 1 gezeigt, wobei beide Ventilöffnungen 118 und 112 geöffnet sind (in 3 nicht gezeigt) so wird der in der Ringkammer 268 herrschende Druck abgebaut, da das Druckfluid nunmehr über die Anschlußöffnung 140, die Ventilöffnung 112, den Auslaß 142, die Bohrung 270 sowie die Bohrung 272 zum Auslaß 262 des Membranventils abfließen kann. Der eingangsseitig herrschende Druck im Eingang 260 hebt nun die Membran 250 vom Ringsitz 252 und das am Eingang 260 anliegende Druckfluid strömt nun durch die Schlitze des rohrförmigen Teils 256 durch die jetzt zwischen der Innenseite der schlauchförmigen Membran und die Teile 256, 258 gebildete Kammer (in 3 nicht gezeigt) über den Ringsitz 252 und radial nach innen durch die Schlitze des rohrförmigen Teils 258 zum Auslaß 262. Die Teile 278 und 280 stellen Strömungskegel dar, welche die Strömungsverhältnisse im Membranventil verbessern. Wie in der europäischen Patentanmeldung nachzulesen ist, ist die Membran 250 vorzugsweise etwas län ger ausgebildet als die axiale Länge der in abstützenden Flächen 259, 261 der Teile 256 und 258 mit Trennwand, um hierdurch ein sanftes geräuschloses Schließverhalten zu erreichen.
Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, daß das Membranventil 248 zusätzlich zu der Zylinderbohrung des Ventilgehäuses 4, des Vorsteuerventils 1 und die darin enthaltenen Teile 254, 25,6, 258 aus einem Eingangsteil 282 und einem Ausgangsteil 284 besteht, die mittels durchgehende Schrauben (in 3 nicht gezeigt) an entgegengesetzten Stirnseiten des Ventilgehäuses 4 angepreßt sind. Die Abdichtung erfolgt über die Ringflansche 286, 288, an den Axialenden der schlauchförmigen Membran 250. Die Ringdichtungen 144, 146 zwischen dem Eingangsteil 282 und dem Einlaß 138 bzw. zwischen dem Ausgangsteil 284 und dem Auslaß 142 werden in entsprechenden Ringaufnahmen eingesetzt. Im übrigen ist aus der 3 ersichtlich, daß das Elektromagnet 2 um 1800 gedreht gegenüber der Ausführung nach den 1 und 2 eingebaut ist, was aber für die Funktion keine Bedeutung hat, abgesehen davon, daß die geschlossene Lage nach der 3 nunmehr im stromlosen Zustand des Elektromagneten erfolgt, anstatt im erregten Zustand desselben. Die Bezugszeichen 294 und 296 deuten auf zwei Kugeln, die zur Verschließung der offenen Enden der Bohrungen 264 und 272 dienen.
Mit der in 3 gezeigten Konstruktion können sehr kleine Betätigungskräfte vom Elektromagneten 12 ausgenützt werden, um das Vorsteuerventil 1 zu betätigen, dieses wiederum kann ein für viel größere Strömungen ausgelegtes Membranventil ansteuern. Besonders günstig ist auch, daß mit dieser Konstruktion keine ausgeprägten Drosselstellen in den Bohrungen 264, 266, 270f 272 erforderlich sind und auch nicht im Vorsteuerventil 1 vorliegen, so daß eine Funktionsstörung aufgrund von Verschmutzung bzw. Verstopfung des Strömungskanals an Drosselstellen ausgeschlossen ist, da solche Drosselstellen fehlen. Die 4 und 5 zeigen eine der 1 ähnliche Ausführungsform mit einigen Abwandlungen. Bei der Ausführungsform der 4 und 5 werden die zwei Hälften 8A und 8B des Betätigungsgehäuses tatsächlich identisch miteinander ausgeführt, was die Herstellung erleichtert. Weiterhin sind bei der Ausführung der 3 und 4 die Übertragungsglieder 94 und 96 nicht durch zylindrische Stifte, sondern durch zylindrische Vorsprunge der Membran 102 gebildet, so daß die Anzahl der einzelnen Teile reduziert ist. Diese zylindrischen Vorsprünge der Membran arbeiten auch nicht direkt mit den Enden des T-förmigen Ventilglieds, sondern hier mit an den Armen des Ventilglieds vorgesehenen Kunststoffschuhen 300, 302 zusammen, welche unnötigen Verschleiß der Membran verhindern.
Aufgrund der hier identischen Ausbildung der beiden Hälften des Betätigungsgehäuses weist der Ventilstößel 101 einen zylindrischen Vorsprung 166 auf, der direkt oberhalb des Kunststoffschuhes 302 und oberhalb des das Übertragungsglied ersetzenden Vorsprungs der Membrane liegt. Es ist ersichtlich, daß hierdurch die Wirkung des Magnetventils nicht geändert wird. In der Ausführung nach den 4 und 5 ist der Einsatz 106 auf der rechten Seite des Ventilgehäuses 4 angeordnet, was aber die Funktion des Ventils nicht ändert. Das Ventil der 3 und 4 ist auch als Vorsteuerventil für ein Membranventil gedacht, daher sind die Anschlußöffnungen entsprechend der 3 ausgelegt. Das untere Teil des Ventilgehäuses 4 ist der Darstellung halber fortgelassen, ist aber entsprechend der 3 ausgebildet.
Die 6 und 7 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils, das hier als 2/2-Weg-Ventil realisiert ist.
Das T-förmige Ventilglied 80 hat in dieser Ausführung einen sphärischen Kopf 400 und die Membran 102 ist schnullerartig ausgebildet. Der sphärische Kopf 400 bzw. das sphärische Teil der Membran 102, welche diesen Kopf umschließt, schließt in diesem Beispiel eine einzige Ventilöffnung 112, welche in einer Trennwand 404 des Ventilgehäuses 4 zwischen dem Einlaß 138 und dem Auslaß 142 vorgesehen ist. Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 2 der 6 entspricht weitestgehend der bisher beschriebenen elektromagnetischen Betätigungseinrichtung, nur ist die Halterung 18 etwas anders gestaltet um die Mem bran 102 innerhalb des Ventilgehäuses 4 unter Zwischenschaltung eines Begrenzungsringes 406 zu befestigen. Die Trennwand 404, welche stromauf und stromab der Ventilöffnung 112 mit konusförmigen, die Durchströmung begünstigenden Bereichen 408, 410 versehen ist, geht im oberen Bereich des Ventilgehäuses in einen in Richtung der mittleren Längsachse 54 gesehenen kreisförmigen Wandteil 412 über, dessen den Begrenzungsring 406 zugewandter, auf der anderen Seite der Membran 102 liegende Fläche eine ebene Fläche ist.
Wie insbesondere aus der Fig. 7 ersichtlich, weist der Begrenzungsring 406 zwei halbkreisbogenförmige Ausschnitte 414, 416 auf, welche in entsprechenden Ausschnitten 418, 420 des Ventilgehäuses fluchten. Die Membran 102 ist somit in entsprechenden halbkreisförmigen Bereichen verformbar, um die erforderliche Kippbewegung des T-förmigen Ventilglieds zu ermöglichen. In anderen Bereichen ist die Membran 102 aufgrund des Begrenzungsringes flächig an das Ventilgehäuse 4 gepreßt, vor allem in einem kreisförmigen Bereich 422 um einen äußeren Umfang der Membran und in einem inneren kreisförmigen Bereich 424 der ebenen Fläche 414 gegenüber. Der Begrenzungsring hat auch eine mittlere Öffnung 426, durch welche der Schenkel 80 des Ventilglieds 6 mit Spiel hindurch paßt. Diese Öffnung 426 gestattet auch die Kippbewegung des Ventilglieds 6.
Im übrigen sind entsprechend den halbkreisförmigen Bereichen des Begrenzungsringes gestaltete, jedoch etwas kleinere radiale Abmessungen aufweisende bogenförmige Übertragungsglieder 428, 430 an den seitlichen Armen 82 und 84 des Ventilglieds 6 befestigt, beispielsweise mittels Zapfen 432, welche gegebenenfalls mit Schrauben oder nietenartig an den seitlichen Armen des Ventilglieds befestigt werden können. Der sphärische Kopf ist als Kugel ausgeführt, welche über ein Gewinde 434 am Ende des Schenkels 80 befestigt ist.
Man merkt, daß der Öffnungsquerschnitt des Ventils nach den 6 und 7 wesentlich größer ist als der Öffnungsquerschnitt 112 der 1 Ausführung. Somit ist ersichtlich, daß das Ventil der 6 und 7 für große Strömungen ausgelegt ist. Die 6 zeigt die geschlossene Stellung. In dieser geschlossenen Stel lung wirkt der eingangsseitige Arbeitsdruck auf den sphärischen Kopf des Ventilglieds über eine Fläche, welche dem Öffnungsquerschnitt der Ventilöffnung 112 entspricht und erzeugt ein entsprechendes Drehmoment im Gegemahrzeigersinn um die Drehachse 86. Der Arbeitsdruck wirkt aber auch über die kreisförmige Öffnung 418 auf die Membran 102 und erzeugt ein Kompensationsmoment im Uhrzeigersinn, welche das erstgenannte Drehmoment aufhebt. Wenn man die Ausgangsseite des Ventils betrachtet, so gelten ähnliche Verhältnisse, nur ist der Druck geringer, so daß auch auf dieser Seite des Ventils zwei entgegengesetzte, einander aufhebende Drehmomente vorliegen. Das Ventil ist somit in der geschlossenen Stellung nach 6 drehmomentmäßig ausgeglichen, so daß nur eine relativ kleine Schließkraft Über den Stößel 101 erforderlich ist, um das Ventil geschlossen zu halten.
Die geschlossene Stellung wird auch in diesem Beispiel dadurch bewirkt, daß die Feder 59 den beweglichen Anker 28 nach unten drückt, wobei diese wiederum den Stößel 101 gegen die gekrümmte Nase 436 des Ventilglieds 6 drückt. Die Rückstellfeder 150 ist schwacher ausgebildet als die Feder 59.
Um das Ventil in den geöffneten Zustand zu versetzen, wird der Elektromagnet 2 an einer Spannungsquelle angeschlossen, so daß ein Strom durch die Spüle 14 fließt und der Magnetanker 28 wird angezogen. Hier reicht dann die Kraft der Feder 150, um das T-förmige Ventilglied 106 im Uhrzeigersinn zu verschwenken und die Ventilöffnung 112 zu öffnen. In der geöffneten Stellung herrscht links und rechts vom Ventilkopf zumindest im wesentlichen der gleiche Druck, so daß auch hier die auf das Ventilglied ausgeübten Drehmomente ausgeglichen sind.
Die 8 und 9 zeigen eine weitere abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils. Hier ist das Ventilglied 6a in Abweichung von der bisherigen Gestalt etwa n-förmig ausgebildet mit zwei Schenkeln 80A und 80B. Die Ventilöffnungen 112 und 118 sind nunmehr an einer Trennwand 404 ausgebildet, weisen jedoch in entgegengesetzte Richtungen und zwar so, daß die Öffnung 118 dem Eingang 138 und die Ventilöffnung 112 dem Eingang 142 zugewandt ist. Die beiden Ventilöffnungen 118 und 112 kommunizieren miteinander über eine Bohrung 450, welche durch die Trennwand 404 hindurchgebohrt wird. Diese Bohrung 450 schneidet eine entsprechend der Längsachse 54 des Ventils ausgerichtete Längsbohrung 452 der Trennwand in einem rechten Winkel, wobei diese Bohrung 452 an ihrem unteren Ende in eine dritte Anschlußöffnung 140 mündet. Die beiden Schenkel 80A und 80B des n-förmigen Ventilglieds ragen in entsprechende schlauchförmige Teile 103A und 103B der Membran 102 ein und diese befinden sich in entsprechenden Freiräumen 454 und 456 des Ventilgehäuses 4. Die Freiräume 454 und 456 sind an ihren oberen Enden offen, damit die Schenkel bzw. die schlauchförmigen Teile der Membran vom Betätigungsgehäuse 8 in die Freiräume hineinragen können. Die Freiräume kommunizieren jeweils mit dem Einlaß 138 und dem Auslaß 142. Dadurch, daß die Ventilöffnungen 112, 118 in entgegengesetzte Richtungen weisen, und durch den Ausgang bzw. den Eingang zugänglich sind, können sie von außen leicht bearbeitet werden. Das Ventilgehäuse 4 kann somit einstückig ausgeführt werden. Das Betätigungsgehäuse 8 ist in diesem Beispiel zweiteilig ausgeführt, ähnlich dem Betätigungsgehäuse der 1 bis 3 Ausführungen. Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 2 ist entsprechend den bisherigen Ausführungen als Proportionalventil ausgebildet, so daß das n-förmige Ventilglied 6a entweder die mittlere Stellung nach 8 oder eine nach links bzw. nach rechts gekippte Stellung annehmen kann, wobei bei nach rechts gekippten Ventilglied 6a die Ventilöffnung 118 und bei nach links gekipptem Ventilglied 6a die Ventilöffnung 112 geschlossen ist. Das Ventil hat hier eine 3/2-Weg-Funktion.
In allen Figuren sind Teile, die mit bisher beschriebenen Teilen identisch sind oder die gleiche Funktion aufweisen mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet worden so daß V die gleiche Beschreibung auch für Teile gleicher Bezugszeichen gilt und eine Wiederholung der Beschreibung für alle Ausführungsformen entbehrlich ist.

Claims

Ventil (1) bestehend aus einem mindestens im Längsquerschnitt T-förmigen Ventilglied (6), das im Bereich der Zusammenkunft des mittleren Schenkels (80) und der seitlichen Arme (82, 84) kippbar in einem Ventilgehäuse (4) gelagert ist, wobei der Schenkel (80) beidseitig mit einem nachgiebigen, elastischen Schließelement (103) versehen ist, das wahlweise je nach der von einer Betätigungseinrichtung (2) gewählten Kippstellung eine von zwei auf entgegengesetzten Seiten des Schenkels angeordneten, voneinander einen Abstand aufweisenden und einander zugewandten Ventilöffnungen (112, 118) des Ventilgehäuses (4) abschließt, und wobei jede Ventilöffnung mit einer unterhalb eines jeweiligen Armes des T-förmigen Ventilglieds mündenden seitlichen Öffnung (114, 129), kommuniziert und aus an den Mündungen angeordneten Übertragungs- gliedern (94, 96), welche bei Druckbeaufschlagung der entsprechenden seitlichen Öffnungen (114, 124) ein jeweiliges Drehmoment auf die Arme (82, 84) des T-förmigen Ventilglieds (6) ausüben, dadurch gekennzeichnet daß die Betätigungseinrichtung (2) einen auf dem einen Arm (84) des T-förmigen Ventilglieds einwirkenden Ventilstößel (68) umfaßt.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungseinrichtung ein Elektromagnet (1) vorgesehen ist, der einen in axialer Richtung der Spüle hin- und herbewegbaren Anker (28) aufweist, der den exzentrisch zur Achse (54) der Spule (14) angeordneten, ebenfalls in axialer Richtung der Spule bewegbaren Ventilstößel (68) beaufschlagt.
Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (54) des Elektromagneten mit der Längsachse des Schenkels (80) des Ventilglieds (6) in einer mittleren Stellung desselben flüchtet.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkel (80) des T-förmigen Ventilglieds (6) sich in einen Schlauchteil (103) einer sich über die seitlichen Öffnungen (114, 124) erstreckenden und diese abdichtenden Membran (102) hineinerstreckt, wobei die Membran das nachgiebige elastische Schließelement bildet.
Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (102) direkt auf das T-förmige Ventilglied (6) einwirkt und selbst die Übertragungsglieder (94, 96) bildet.
Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsglieder durch zwischen der Membran (102) und der Membran des T-förmigen Ventilglieds angeordneten Übertragungsstößel (94, 96) gebildet sind.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der eine Arm (84) des Ventilglieds (6) mit einem von außen zugänglichen Spenglied (152) zusammenarbeitet, das zwischen einer das Ventilglied (6) in einer Kipplage haltenden Blockierstellung und einer Freigabestellung bewegbar ist.
Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Arm (82) des T-förmigen Ventilglieds einen rechteckigen Querschnitt (154) aufweist und in eine Öffnung (1 56) des drehbar angeordneten Spenglieds hineinragt, welche im Querschnitt die Form von zwei einander Spitz an Spitz gegenüberliegenden Quadraten aufweist.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zweiteiliges Betätigungsgehäuse (8A, 8B), das zwischen dem Elektromagneten (1) und dem Ventilgehäuse (4) angeordnet ist und eine Aufnahme für die Arme (82, 84) des T-förmigen Ventilglieds sowie Durchgangsöffnungen (70, 98, 100) für den Schenkel (80), den Ventilstößel (68) und die Übertragungsglieder (94, 96) bildet.
Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Teile des Betätigungsgehäuses (8A, 8B) gleich ausgebildet und spiegelbildlich aneinander angeordnet sind, wobei jede Hälfte zwei halbzylindrische Aufnahmen (90, 92) für die Enden eines am Ventilglied (6) angeordneten, die Schwenkachse bildenden Stifts (86) aufweist.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (6) ein Blechstanzteil ist, das an den Berührungsflächen mit dem Betätigungsstößel (101), mit den Übertragungsgliedern (94, 96) und mit der Rückstellfeder (150) gekrümmte Flächen aufweist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Hülsen (300, 302) an den Enden der Arme (82, 84) des T-förmigen Ventilglieds (6) vorgesehen sind.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (4) aus einem Körperteil (104) und einem in dieses einsetzbaren Einsatz (106) besteht, wobei das Körperteil die eine Ventilöffnung (112) und der Einsatz die andere Ventilöffnung (118) sowie eine mit der zugeordneten seitlichen Öffnung (124) kommunizierende Querbohrung (120) aufweist.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (4) eine Aufnahmekammer (110) für das T-förmige Ventilglied (6) aufweist, in deren Seitenwänden die Ventilöffnungen (112, 118) vorgesehen sind, wobei eine weitere Öffnung (140) von unten in die Aufnahmekammer (110) mündet.,
Ventil (1) bestehend aus einem Ventilgehäuse mit einem Eingang (138), einem Ausgang (142) und einem sich zwischen dem Eingang und dem Ausgang erstreckenden Strömungskanal, der durch eine Ventilöffnung (112) hindurch führt, aus einem zumindest im Längsquerschnitt T-förmigen Ventilglied (6), das im Bereich der Zusammenkunft des mittleren Schenkels (80) und der seitlichen Arme (82, 84) kippbar im Ventilgehäuse (4) gelagert ist, wobei der Schenkel (80) mit einem nachgiebigen, elastischen Schließelement (103) versehen ist, das wahlweise je nach der von einer Betätigungseinrichtung (2) gewählten Kippstellung die auf einer Seite(n) des Schenkels angeordnete Ventilöffnung (112) abschließt oder freigibt, wobei das Ventilgehäuse unterhalb der Arme(s) des T-förmigen Ventilglieds mündenden seitlichen Öffnungen (418, 420) aufweist und aus an den Mündungen angeordneten Übertragungsgliedern (94, 96), welche bei Druckbeaufschlagung der entsprechenden seitlichen Öffnungen (114, 124) ein jeweiliges Drehmoment auf die Arme (82, 84) des T-förmigen Ventilglieds (6) ausüben, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (2) einen auf dem einen Arm (84) des T-förmigen Ventilglieds einwirkenden Ventilstößel (68) umfaßt und das Ventil als 2/2-Weg-Ventil realisiert ist
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das T-förmige Ventilglied (6) einen mindestens teilsphärischen Kopf (400) aufweist.
Ventil nach dem Anspruch 4 und 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die die Übertragungsglieder bildenden Bereiche der Membran (102) kreisbogenförmig sind, und daß die seitlichen Öffnungen (418, 420) eine entsprechende Gestaltung aufweisen.
Ventil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Begrenzungsring (406) auf der der Ventilöffnung (112) abgewandten Seite der Membran (102) vorgesehen ist und kreisbogenförmige Ausschnitte (414, 416) entsprechend den kreisbogenförmigen Bereichen der Membran (102) aufweist.
Ventil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet daß der Begrenzungsring (406) einen mittleren ringförmigen Bereich mit einem mittig angeordneten Loch (426) aufweist, wobei sich der Schenkel (80) des Ventilgliedes (6) durch das Loch hindurch erstreckt und der ringförmige Bereich die Membran gegen eine entsprechende kreisförmige Abstützfläche (412) auf der Seite der Ventilöffnung (112) drückt.
Ventil nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzungsring einen äußeren ringförmigen Bereich (422) aufweist, der einen entsprechenden Bereich der Membran an einem Ringsitz des Ventilgehäuses festhält.
Ventil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet daß eine Befestigungsplatte (18) den äußeren Bereich (422) des Begrenzungsringes gegen die Membran (102) preßt.
Ventil nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß bogenförmige, der Gestalt der kreisbogenförmigen Öffnungen des Begrenzungsringes angepaßte Stücke (428, 430) an dem Rahmen des Ventilglieds (6) befestigt sind.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückstellfeder (150) auf den anderen Arm des T-förmigen Ventilglieds (6) einwirkt.
Ventil (1) bestehend aus einem in einem Ventilgehäuse kippbar gelagerten Ventilglied (6A), welches je nach Kipplage eine von zwei einander entgegengesetzt angeordneten Ventilöffnungen (112, 118) zu schließen vermag, wobei die beiden Ventilöffnungen in einem sich von einem Einlaß bis zu einem Auslaß erstreckenden Strömungskanal (450) angeordnet sind, wobei ein durchströmter Raum sich zwischen den beiden Ventilöffnungen befindet, aus einem weiteren Anschluß, aus diesem durchströmten Raum, sowie aus einer eine Kippbewegung des Ventilglieds (6A) bewir-kenden Einrichtung (2), dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilöffnungen einander abgewandt im Strömungskanal (450) angeordnet sind, und daß das Ventilglied (6A) in Seitenansicht entlang der Kippachse (86) etwa n-förmig mit zwei Schenkeln (80A, 80B) ausgebildet ist, wobei jeder Schenkel (80A, 80B) einer jeweiligen Ventilöffnung (118, 112) gegenübersteht.
Ventil nach Anspruch 24 dadurch gekennzeichnet, daß eine Membran (102) vorgesehen ist mit zwei schlauchartigen Teilen (103A, 103B), welche die Schenkel (80A, 80B) des Ventilgliedes (6A) aufnehmen und mit einem Ringflansch, welche zwischen dem Betätigungsgehäuseteil (8) und dem den Strömungskanal (450), den Raum, die Ventilöffnungen (112, 118) und mindestens einen Teil der Schenkel (80A, 80B) enthaltenden Ventilgehäuse (4) angeordnet ist.
Ventil nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet daß das obere Betätigungsgehäuse zweiteilig ausgebildet ist, wobei der die Kippachse bildende Stift (86) zwischen den beiden Teilen des oberen Ventilgehäuseteils gehalten ist.
Ventil nach Anspruch 26 dadurch gekennzeichnet daß die Ventilöffnungen (112, 118) sowie der Raum in einer mittleren Trennwand (404) des Ventilgehäuses (4) ausgebildet sind und daß die Unterseite Betätigungsgehäuses (8) die Membran (102) gegen die obere Seite der Trennwand (404) drückt.
Ventil nach einem der Ansprüche 24 bis 27 dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen Stößel (101) umfaßt, der auf das Ventilglied (6) auf der einen Seite der Kippachse (86) einwirkt.
Ventil nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückstellfeder (150) auf das Ventilglied (6A) auf der anderen Seite der Kippachse (86) einwirkt.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (1) eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung ist.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Vorsteuerventil für ein Membranventil dient.,
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Vorsteuerventil für ein Membranventil mit diesem in Kombination verwendet ist, daß das Membranventil (248) eine schlauchartige, innerhalb einer Zylinderbohrung (269) des Membranventilgehäuses vorgesehenen, durch innere Abstützkörper (256, 258) abgestützte und mit einem von einer von diesen Abstützkörpern getragenen Querwand (254) gebildeten Ventilsitz (252) zusammenarbeitende Membran (250) enthält, wobei zwischen dieser schlauchförmigen Membran (250) und der diese aufnehmende Zylinderbohrung (269) des Membranventilgehäuses ein Ringraum (268) vorgesehen ist, der je nach Stellung des Vorsteuerventils entweder mit dem einlaßseitig (260) oder mit dem auslaufseitig herrschenden Druck beaufschlagbar ist, wodurch die schlauchförmige Membran (250) an den Ventilsitz der Trennwand anliegt oder zur Auslaßseite (262) entlastet wird und vom Ventilsitz (252) abhebt und eine Durchströmung des Membranventils vom Eingang (260) durch im Abstützkörper (256) vorgesehenen Öffnungen über die Trennwand (254) und durch im Abstützkörper (258) vorgesehenen Öffnungen zum Auslaß (262) hindurch ermöglicht.