DE69011442T2

DE69011442T2 - Gehäuse für reversierbares Spindelventil.

Info

Publication number: DE69011442T2
Application number: DE69011442T
Authority: DE
Inventors: Dennis Michael Mcwilliams; Thomas Lee Runels; Gary Richard Schultz
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1989-09-05
Filing date: 1990-08-24
Publication date: 1994-12-22
Anticipated expiration: 2010-08-25
Also published as: IL95276A0; IL95276A; ATE109729T1; KR910006652A; DE69011442D1; BR9004256A; JPH0392682A; ES2057421T3; CA2023374A1; KR950008823B1; EP0416788A1; EP0416788B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Sitzventilpatronen für elektromagnetgesteuerte, vorsteuerluftbetätigte Ventilanordnungen.
Elektromagnetgesteuerte, vorsteuerluftbetätigte Ventilanordnungen mit Sitzventilpatronen sind in der Technik bekannt. Die US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 232,262 vom 15. August 1988 (nicht vorveröffentliches Familienmitglied der EP-A-358,349) zeigt eine solche Ventilanordnung in einem zentralen Reifenaufblassystem (CTIS) für ein Fahrzeug, wobei das System auch in dem US Patent 4,640,331 gezeigt ist. Diese beiden Dokumente sind hier durch Bezugnahme aufgenommen.
In der obigen Anmeldung sind zwei normalerweise geöffnete und eine normalerweise geschlossene elektromagnetgesteuerte, vorsteuerluftbetätigte Ventilanordnungen zum Steuern des Aufblasens und Ablassens der Fahrzeugreifen von einer zentralen Stelle aus gezeigt. Wenn jede dieser Ventilanordnungen eine Sitzventilpatrone verwendet, so unterscheiden sie sich nur bezüglich dessen, daß die Patronen normalerweise offen oder geschlossen ist, und nur bezüglich der Durchlässe, die Strömungsmittel zu- und aus einer Bohrung leiten, die die Patrone in einem Körper der Ventilanordnung beinhaltet.
Eine Sitzventilanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in Ölhydraulik und Pneumatik, Band 7n. 5, Mai 1963, von H. Zoebl, Magnetventile für hydraulische und pneumatische Anlagen, Seiten 179 bis 186 beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Ventilanordnung vorgesehen, die folgendes aufweist:
einen Ventilkörper mit einer Bohrung mit einer Achse und ersten und zweiten axial beabstandeten Durchlaßöffnungen in zylindrischen Wänden der Bohrung, und zwar benachbart zu ersten und zweiten Enden der Bohrung;
eine Elektromagnetventilanordnung, die an dem Ventilkörper angebracht ist;
eine Sitzventilpatrone, die in der Bohrung angeordnet ist, wobei die Patrone folgendes aufweist:
eine Hülsenanordnung mit einem Innenvolumen, das definiert wird durch erste und zweite ringförmige Glieder, die konzentrisch zur Bohrungsachse liegen und axial beabstandet sind durch mit Löchern versehenen Mitteln, die sich dazwischen erstrecken, wobei das erste ringförmige Glied axial zwischen den Öffnungen befestigt ist, und das zweite Glied axial an dem zweiten Ende der Bohrung befestigt ist; und
eine Sitzventilanordnung, die einen Kolben aufweist, der gleitbar in der Bohrung angeordnet ist, und zwar zwischen dein ersten Ende der Bohrung und der zweiten Durchlaßöffnung, wobei der Kolben axial wegbewegbar ist von dem ersten Ende der Bohrung und zwar durch Druckströmungsmittel;
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben bewegbar ist ansprechend auf die Erregung der Elektromagnetventilanordnung; wobei das Elektromagnetventil betriebsmäßig ein Druckströmungsmittel zu dem ersten Ende der Bohrung leitet, wenn es erregt wird und das Strömungsmittel aus dem ersten Ende ausläßt, wenn es enterregt wird,
das die Hülsenanordnung erste und zweite spiegelbildliche Ventilsitze aufweist, die axial in entgegengesetzte Richtungen um einen Innenumfang einer Mittelöffnung in dem ersten ringförmigen Glied weisen, und
das die Sitzventilanordnung ferner folgendes aufweist: eine Feder, die zwischen der Hülsenanordnung und dem Kolben wirkt zum Anlegen einer Kraft, die den Kolben in Richtung des ersten Endes der Bohrung und weg von der Hülsenanordnung vorspannt, eine im allgemeinen axialweisende Sitzventiloberfläche, definiert durch ein Sitzventil, das konzentrisch an einem Schaft befestigt ist, der an einem Ende des Kolbens befestigt ist und sich axial von dem Kolben durch die Mittelöffnung erstreckt und gleitbar aufgenommen ist in einer Führungsöffnung des zweiten ringförmigen Gliedes, wobei der Schaft an dem Kolben befestigbar ist, wobei die Sitzventiloberfläche zwischen dem Kolben und dem ersten Sitz angeordnet ist und in anliegenden Eingriff damit bewegt wird durch das Druckströmungsmittel ansprechend auf die Erregung der Elektromagnetventilanordnung, wodurch die Patrone normalerweise offen ist, und wobei der Schaft an dem Kolben befestigbar ist, wobei die Sitzventiloberfläche in anliegendem Eingriff mit dem zweiten Ventilsitz steht und von diesem wegbewegbar ist durch das Druckströmungsmittel ansprechend auf die Erregung der Elektromagnetventilanordnung, wodurch die Patrone normalerweise geschlossen ist.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in dem Vorsehen einer modularen Patrone (Cartridge), die leicht aus identischen Bauteilen zusammengebaut werden kann, um entweder normalerweise offen oder geschlossen zu sein, und die Strömungsmittel über Standartdurchlässe in der Ventilkörperanordnung leiten kann, wodurch normalerweise offene oder geschlossene Ventilanordnungen vorgesehen sind durch einen einzigen Aufbau und Inventar oder Patronenbauteile und Ventilanordnungskörper.
Die Sitzventilpatrone der vorliegenden Erfindung ist in der Zeichung gezeigt; in der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines elektromagnetgesteuerten vorsteuerluftbetätigten Ventils, die eine normalerweise offene Konfiguration der Patrone zeigt;
Fig. 2 eine teilweise Querschnittsansicht einer normalerweise geschlossenen Konfiguration der Patrone; und
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Sitzventiloder Sitzanordnung der Patrone.
Gemäß den Figuren 1 und 2 ist ein Ventilmechanismus 10 gezeigt, der folgendes aufweist: einen Ventilkörper oder ein Gehäuse 12 mit einer gestuften Bohrung 14 und Durchlässen 16, 18, einer Sitzventilpatrone oder -cartridge 20, die in der Bohrung angeordnet ist, eine Bodenplatte 22, die den Boden der Bohrung schließt, eine Deckenplatte 24, die die Oberseite der Bohrung abdeckt und Durchlässe 26, 28 besitzt zum Leiten von Vorsteuerluft von einer nicht gezeigten Quelle von Druckluft zu der Oberseite der Bohrung über eine normalerweise geschlossene Elektromagnetventilanordnung 30 einer bekannten Bauart.
Die Elektromagnetventilanordnung 30 umfaßt eine Spulenanordnung 32 und einen axial bewegbaren Plunger 34 mit einein Ende 34a, das durch eine Feder 36 in Eingriff mit einem Ventilsitz 38 vorgespannt ist, der mit dein Durchlaß 26 in Verbindung steht. Wenn die Elektromagnetspule erregt wird, bewegt sich das Plungerende 34a von dem Sitz 38 weg und zwar gegen die Vorspannung der Feder 36 um Vorsteuerluft zu ermöglichen, zu der Oberseite der Bohrung l4 zu strömen, und zwar über einen Raum 40 und Durchlaß 28. Das andere Ende des Plungers 34 steuert in bekannter Art und Weise einen Durchlaß zum Entlüften des Raums 40, wenn das Plungerende 34a in Eingriff mit dein Ventilsitz 38 steht.
Die Patronen 20 in den Figuren 1 und 2 sind aus denselben Bauteilen aufgebaut, wobei die Teile in Fig. 1 so zusammengebaut sind, daß sie eine normalerweise geöffnete Patrone vorsehen, und wobei dieselben Teile in Fig. 2 so zusammengebaut sind, daß sie eine normalerweise geschlossene Patrone vorsehen. Die Patrone 20 umfaßt eine Hülsenanordnung 42 und eine Sitzventilanordnung 44. Die Hülsenanordnung umfaßt erste und zweite Ringglieder 46, 48, die in einem größerem Durchmesser aufweisenden Bohrungsteil 14a der Bohrung 14 angeordnet sind. Die Glieder sind axial getrennt durch einen Kragen oder mit Löchern versehenen Mitteln 46a, die sich von dort erstrecken und separat oder mit einem der Glieder ausgebildet sind. Hier ist der Kragen mit dem Glied 46 ausgebildet. Der Kragen oder Rock umfaßt eine Vielzahl von Öffnungen 46b, um eine Strömungsmittelverbindung zwischen einem Innenvolumen 50 und einer Öffnung 16a des Durchlasses 16 in den zylindrischen Wänden des Bohrungsteils 14a zu ermöglichen. Die Ringglieder überspreizen die Durchlaßöffnung 16a und umfassen äußere Ringteile, die in abdichtender Weise mit den Bohrungswänden zusammenarbeiten und zwar über O-Ring Dichtungen. Das Ringglied 46 liegt an einer Bohrungsschulter 14b an und ist axial dagegen befestigt durch ein Glied 48, das an der Bodenplatte 22 anliegt. Das Glied 46 umfaßt erste und zweite spiegelbildliche, konische Ventilsitze 46c, 46d, die im allgemeinen in axial entgegengesetzte Richtungen um einen Umfang der Mittelöffnung weisen, die selektiv geöffnet und geschlossen ist, um eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem Innenvolumen 50 und einer Öffnung 18a des Durchlasses 18 in den zylindrischen Wänden eines einen mittleren Durchmesser aufweisenden Bohrungsteils 14c der Bohrung 14.
Die Sitzventilanordnung 44 weist folgendes auf: einen Kolben 52, der gleitbar und abdichtend in einem einen geringeren Durchmesser aufweisenden Bohrungsteil 14d der Bohrung 14 angeordnet ist, einen Schaft 54, der identische erste und zweite langgestreckte Glieder 56, 58 aufweist, und ein Sitzventil oder Sitzglied 60. Die Bohrungsteile 14c, 14d können denselben Durchmesser aufweisen. Der Kolben ist von der Hülsenanordnung weg vorgespannt durch die Kraft einer Feder 61, die hier zwischen dein Kolben und der Hülsenanordnung wirkt. Die Feder kann in anderen Positionen angeordnet sein, zum Beispiel zwischen dem unteren Ende des Schaftes 54 und einer Bodenplatte 22. Die Glieder 56, 58 besitzen je einen einen verringerten Durchmesser aufweisenden Endteil 56a, 58a der sich axial von einem Ende erstreckt und eine sich axial erstreckende Öffnung 56b, 58b in dem anderen Ende. Das Sitzventilglied umfaßt einen querangeordneten Flanschteil 60a und einen Kragen- oder Rockteil 60b der sich axial von dort erstreckt zum Tragen eines Elastomergliedes 62, das eine konische Sitzventiloberfläche 62a definiert. Die Sitzventiloberfläche, die axial von dem Flansch versetzt ist, weist axial in die Richtung einer ersten Oberfläche 60c des Flansches und entgegengesetzt einer zweiten Oberfläche 60d davon. Ein Endteil 56a ist fest in einer Öffnung 52a in dem Kolben 52 aufgenommen, so daß sich das Glied 56 axial von dort erstreckt und zwar entlang einer Achse, die der Kolben, die Bohrung und die Ringglieder 46, 48 gemeinsam haben. Ein Endteil 58a erstreckt sich durch eine Öffnung 60e in dem Sitzventilgliedflansch 60a und ist fest in der Öffnung 56b aufgenommen, wodurch das Sitzventilglied 60 zwischen benachbarten Enden der langgestreckten Glieder gesichert ist zum Vorsehen einer normalerweise offenen Patrone, wenn die Sitzventiloberfläche 62a sich zwischen dem Kolben 52 und dem ersten ringförmigen Glied 46 befindet, wie in Fig. 1 gezeigt ist, oder zum Vorsehen einer normalerweise geschlossenen Patrone, wenn die Sitzventiloberfläche 62a unterhalb des ersten Ringgliedes angeordnet ist und in Eingriff steht mit dem Ventilsitz 46d, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Der Rest des langgestreckten Gliedes 58 erstreckt sich entlang der gemeinsamen Achse und zwar durch die Mittelöffnung in dem ersten Glied 46, und zwar gleitend und abdichtend in eine Führungsöffnung 48a in dem zweiten Ringglied 48. Der Bereich zwischen dem zweiten ringförmigen Glied und der Bodenplatte kann mit einem nicht gezeigten Entlüftungsdurchlaß versehen sein. Die Boden- und Deckenplatten sind in bekannter Art und Weise an dein Ventilkörper gesichert und abgedichtet. Irgendwelche bekannten Mittel können verwendet werden, um die Schaftenden an dem Kolben aneinander zu befestigen, zum Beispiel durch Preßpassungen oder Schraubgewinde. In der Konfiguration der normalerweise geöffneten Patrone gemäß Fig. 1 erlaubt eine selektive Erregung der Elektromagnetspule 32 das unter Druck stehende Vorsteuerluft zu der Oberseite der Bohrung 14 strömt und eine Kraft auf den Kolben 52 ausübt, und zwar entgegen der Kraft der Feder 61 um die Sitzventiloberfläche 62a in anliegenden Eingriff mit dein ersten Ventilsitz 46c zu bewegen. Bei der normalerweise geschlossenen Konfiguration gemäß Fig. 2 spannt die Feder 61 die Sitzventiloberfläche 62a in anliegenden Eingriff mit dem zweiten Ventilsitz 46d vor und die Kraft der Vorsteuerluft, die selektiv auf den Kolben 52 wirkt, bewegt die Sitzventiloberfläche 62a von dem Sitz 46d weg.
Die Fig. 3 zeigt ein zweites Sitzventilanordnungsausführungsbeispiel 70, das einen Schaft 71 und ein Sitzventil verwendet, das als ein einziges Glied 70 ausgebildet ist, und zwar mit ersten und zweiten Enden 72, 74, die nur umgedreht werden müssen, um die Patronenanordnung von der normalerweise geschlossenen Konfiguration gemäß Fig. 3 in die normalerweise geöffnete Konfiguration gemäß Fig. 1 umzuwandeln.
Für Darstellungszwecke wurden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Viele Veränderungen und Modifikationen der Ausführungsbeispiele liegen im Bereich der Ansprüche.

Claims

1. Ventilanordnung (10), die folgendes aufweist:

einen Ventilkörper (12) mit einer Bohrung (14) mit einer Achse und ersten und zweiten axial beabstandeten Durchlaßöffnungen (16a, 18a) in zylindrischen Wänden der Bohrung (14), und zwar benachbart zu ersten und zweiten Enden (14d, 14a) der Bohrung;

eine Elektromagnetventilanordnung (30), die an dem Ventilkörper angebracht ist;

eine Sitzventil-(20)-Patrone, die in der Bohrung angeordnet ist, wobei die Patrone folgendes aufweist:

eine Hülsenanordnung (42) mit einem Innenvolumen (50), das definiert wird durch erste und zweite ringförmige Glieder (46, 48), die konzentrisch zur Bohrungsachse liegen und axial beabstandet sind durch mit Löchern versehene Mittel (46a), die sich dazwischen erstrecken, wobei das erste ringförmige Glied (46) axial zwischen den Öffnungen (16a, 18a) befestigt ist und das zweite Glied (48) axial an dem zweiten Ende (14a) der Bohrung befestigt ist; und eine Sitzventilanordnung (70), die einen Kolben (52) aufweist, der gleitbar in der Bohrung (14) angeordnet ist, und zwar zwischen dem ersten Ende (14d) der Bohrung (14) und der zweiten Durchlaßöffnung (18a), wobei der Kolben axial wegbewegbar ist von dem ersten Ende der Bohrung, und zwar durch Druckströmungsmittel;

dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben bewegbar ist ansprechend auf die Erregung der Elektromagnetventilanordnung; wobei das Elektromagnetventil betriebsmäßig ein Druckströmungsmittel zu dem ersten Ende (14d) der Bohrung leitet, wenn es erregt wird, und das Strömungsmittel aus dem ersten Ende ausläßt, wenn es enterregt wird,

daß die Hülsenanordnung (42) erste und zweite spiegelbildliche Ventilsitze (46c, 46d) aufweist, die axial in entgegengesetzte Richtungen um einen Innenumfang einer Mittelöffnung in dem ersten ringförmigen Glied (46) weisen und

daß die Sitzventilanordnung ferner folgendes aufweist:

eine Feder (61), die zwischen der Hülsenanordnung (42) und dem Kolben (52) wirkt zum Anlegen einer Kraft, die den Kolben in Richtung des ersten Endes (14d) der Bohrung (14) und weg von der Hülsenanordnung (42) vorspannt,

eine im allgemeinen axial weisende Sitzventiloberfläche (62a) definiert durch ein Sitzventil (60), das konzentrisch an einem Schaft (54; 71) befestigt ist, der an einem Ende des Kolbens (52) befestigt ist und sich axial von dem Kolben (52) durch die Mittelöffnung erstreckt und gleitbar aufgenommen ist in einer Führungsöffnung (48a) des zweiten ringförmigen Gliedes (48), wobei der Schaft (54; 71) an dem Kolben (52) befestigbar ist, wobei die Sitzventiloberfläche zwischen dem Kolben und dem ersten Sitz (46c) angeordnet ist und in anliegenden Eingriff damit bewegt wird durch das Druckströmungsmittel ansprechend auf die Erregung der Elektromagnetventilanordnung (30), wodurch die Patrone (20) normalerweise offen ist und wobei der Schaft (54; 71) an dem Kolben (52) befestigbar ist wobei die Sitzventiloberfläche (62a) in anliegendem Eingriff mit dem zweiten Ventilsitz steht und von diesem wegbewegbar ist durch das Druckströmungsmittel ansprechend auf die Erregung der Elektromagnetventilanordnung (30), wodurch die Patrone normalerweise geschlossen ist.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, wobei die Führungsöffnung (48a) in abdichtender Beziehung mit dein Schaft steht.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bohrung (14) Teile (14a, 14d) mit größerem bzw. geringerem Durchmesser an seinen zweiten und ersten Enden und eine Schulter (14b) zwischen den Durchlaßöffnungen (16a, 18a) besitzt, wobei die Schulter (14b) die innere axiale Ausdehnung des Teils mit größerem Durchmesser (14a) definiert, wobei der Kolben (52) in gleitender Abdichtbeziehung mit den Wänden des Teils mit geringerem Durchmesser (14d) steht und die Hülsenanordnung (42) in dem Teil mit größerem Durchmesser (14a) angeordnet ist, wobei dessen erstes ringförmiges Glied (46) an der Schulter (14b) anliegt.

4. Ventilanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Schaft (71) ein einzelnes Glied mit ersten und zweiten Enden (72, 74) ist, wobei die Sitzventiloberfläche in Richtung des ersten Endes weist und axial weiter von dem ersten Ende (72) als von dem zweiten Ende (74) beabstandet ist, wobei das erste Ende (72) an dein Kolben befestigt ist, um die normalerweise geschlossene Patrone zu bilden und das zweite Ende (74) an dem Kolben befestigt ist, um die normalerweise offene Patrone zu bilden.

5. Ventilanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Sitzventil ein separates Sitzventilglied (60) ist mit einer ersten Seite (60c), die axial in Richtung der Sitzventiloberfläche (62a) weist, wobei der Schaft einen ersten langgestreckten Teil (56) und ein zweites langgestrecktes Glied (58) aufweist, wobei der langgestreckte Teil und das langgestreckte Glied benachbarte axiale Enden (56b, 58b) besitzen, und zwar mit dem Sitzventilglied (60) anliegend dazwischen befestigt, wobei die anderen axialen Enden (56a, 58a) des langgestreckten Teils und des langgestreckten Gliedes jeweils an dem Kolben (52) befestigt sind und sich gleitbar durch die Führungsöffnung (48a) erstrecken, wobei die erste Seite (60c) des Sitzventilgliedes (60) an dem benachbarten Ende (56b) des ersten langgestreckten Teils (56) anliegt, um die normalerweise geschlossene Patrone zu bilden, wobei die Sitzventiloberfläche (62a) axial weiter von dem Kolben (52) beabstandet ist als das andere Ende (58b) des zweiten langestreckten Gliedes (58) und wobei die erste Seite (60c) an dem benachbarten Ende (58a) des langgestreckten Gliedes (58) anliegt, um die normalerweise offene Patrone zu bilden, bei der die Sitzventiloberfläche (62a) axial weiter von dem anderen Ende (58b) des zweiten langgestreckten Gliedes als von dem Kolben beabstandet ist.

6. Ventilanordnung nach Anspruch 5, wobei der langgestreckte Teil (56) ein separates erstes langgestrecktes Glied (56) ist, welches identisch zu dein ersten langgestreckten Glied (58) ist, wobei eines der benachbarten Enden (58a) einen Teil mit reduziertem Durchmesser (58a) besitzt, der sich axial durch eine Öffnung (60d) in dein Sitzventilglied (60) erstreckt und in einer Öffnung (56b0 in dem benachbarten Ende (56b) des anderen Endes (56) befestigt ist.

7. Ventilanordnung nach Anspruch 6, wobei der Teil mit reduziertem Durchmesser (58a) sich von dem benachbarten Ende (58a) des zweiten langgestreckten Gliedes (58) erstreckt.