DE1550462B2

DE1550462B2 -

Info

Publication number: DE1550462B2
Application number: DE19661550462
Authority: DE
Priority date: 1965-11-03
Filing date: 1966-11-02
Publication date: 1970-06-18
Also published as: US3385309A; DE1550462A1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigtes Ventil mit einem Gehäuse, das einen im wesentlichen zylindrischen Hohlraum mit einem offenen, mit einer Zufuhrleitung verbundenen und einem geschlossenen Ende umschließt, in dem ein Paar axial ausgerichteter, gegenüberliegend angeordneter Auslaßleitungen einmündet und mit einer im Gehäuse angeordneten im Bereich des geschlossenen Endes beweglich befestigten Klappe, die sich entlang der Achse des Gehäuses erstreckt und eine Bewegung auf die gegenüberliegend angeordneten Auslässe zu und von diesen weg ausführen kann, um den einen oder den anderen Auslaß zu verschließen und mit einer elektromagnetischen Antriebsvorrichtung, die nach Maßgabe eines von einem Impulsdauermodulator gelieferten elektrischen Steuersignals die Klappe zu periodischen Bewegungen veranlaßt, wobei die Anliegezeit der Klappe an den Auslässen und die hierzu proportionale Dauer einer Verbindung zwischen der Zufuhrleitung und der jeweiligen Auslaßleitung durch das elektrische Steuersignal bestimmt ist, nach Patentanmeldung P 1 500 185.1-12.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das den Gegenstand des Hauptpatents bildende Ventil dahingehend zu verbessern, daß die zum Abheben der Klappe gegen den im Innern des Systems herrschenden Druck erforderliche Kraft noch weiter verringert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Rückstellvorrichtungen, welche durch den Druck des durch den nach der jeweiligen Stellung der Klappe unverschlossenen Auslasses strömenden Druckmittels betätigt werden und bestrebt sind, die Klappe im Sinne einer Schließung des jeweils geöffneten Auslasses und Öffnung des jeweils verschlossenen Auslasses zu verstellen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Rückstellvorrichtungen sind an sich bei elektromagnetisch betätigten Ventilen mit einer zwischen zwei gegenüberliegend angeordneten Einlaßleitungen befindlichen Klappe bereits bekannt. Die Strömungsrichtung ist bei diesen bekannten Ventilen gerade umgekehrt zu der bei dem erfindungsgemäßen Ventil. Die Wirkungsweise der Rückstellvorriditungen läßt sich mit der bei dem erfindungsgemäßen Ventil nicht vergleichen, denn im wesentlichen soll durch diese bekannten Rückstellvorrichtungen ein linearer Zusammenhang zwischen dem Stellsignal und der hiermit erzeugten Druckänderung hergestellt werden.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 im Schnitt ein Ventil gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 2 in schematischer Darstellung das Ventil nach F i g. 1 zur Veranschaulichung seiner bevorzugten Betriebs- und Arbeitsweise.

Das in F i g. 1 gezeigte Ventil weist ein Gehäuse 10 mit einem sich in diesem in Längsrichtung erstreckenden im wesentlichen zylindrischen Hohlraum 11 auf. An seinem einen Ende steht der Hohlraum mit einer Zufuhrleitung 12 in Verbindung, die ihrerseits an einen unter Druck stehenden Vorrat des zu steuernden Druckmittels angeschlossen ist. An den Seiten des Hohlraums 11 sind einander gegenüberliegend Auslaß-Leitungen 13 und 14 angeordnet. Innerhalb des Hohlraums 11 ist eine Klappe 15 schwenkbar gelagert; ihr freies Ende 18 erstreckt sich in den Raum zwischen den Auslaß-Leitungen 13 und 14.

Gemäß der Erfindung sind Hilfskanäle 16 und 17 vorgesehen, die an ihrem einen Ende jeweils, mit den Auslaß-Leitungen 13 bzw. 14 in Verbindung stehen. An ihrem anderen Ende stehen sie 16 bzw. '17 mit zwei axial ausgerichteten Kammern 20 bzw. 21 in Verbindung, die sich im Gehäuse 10 quer zum unteren Ende des Hohlraums 11 erstrecken. In den Kammern 20 bzw. 21 ist ein Kolben 22 angeordnet. Mit seinem mittleren Teil erstreckt sich dieser durch den Hohlraum 11 und ist mittels eines mit 19 bezeichneten Kugelgelenks mit dem Ende der Klappe 15 gekuppelt, derart, daß die Klappe und der Kolben 22 sich als eine Einheit verschieben können, wobei die Klappe sich um ihre Welle 23 verschwenkt und der Kolben in den Kammern 20, 21 gleitet. In der Kammer 21 ist ein Schraubstöpsel S zum leichteren Zusammenbau vorgesehen.

Wie in F i g. 2 schematisch angedeutet, ist die Klappe 15 auf einer in dem Ventilgehäuse 10 gelagerten Welle 23 schwenkbar angeordnet. Mittels zweier durch einen Impulsdauermodulator 26 gesteuerter Elektromagneten 24 bzw. 25 kann ein mit der Welle 23 gekuppelter Anker 27 in der einen oder anderen Richtung verschwenkt werden, derart, daß die Klappe 15 abwechselnd auf den Ventilsitzen der Auslaß-Leitungen 13 bzw. 14 aufruht. Die Klappe 15, Anker 27 und der Kolben 22 sind in F i g. 2 strichpunktiert in ihrer voll nach rechts ausgelenkten Betriebsstellung dargestellt.

Eine Regelung der Flüsse durch die Auslaß-Leitungen 13 und 14 wird dadurch erreicht, daß man die Verweildauer der Klappe 15 an einem der Ventilsitze der Auslaß-Leitungen erhöht und entsprechend die Verweildauer an dem anderen verringert. Die Regelung erfolgt nach Maßgabe elektrischer Impulssignale, welche den Elektromagneten 24 und 25 von dem Impulsdauermodulator 26 zugeführt werden. Auf diese Weise erhält man einen unterschiedlichen Fluß durch die Auslaßleitungen 13 bzw. 14, der direkt proportional den Signalen des Impulsdauermodulators ist. Für das Signal Null ist die Verweildauer an den beiden Auslässen gleich groß, was zu gleichen Flüssen durch die Auslaßleitungen führt.

Im folgenden soll die Betriebsweise des Ventils im

einzelnen erläutert werden. Das Druckmittel tritt durch die Zufuhrleitung 12 in der Pfeilrichtung ein und unterteilt sich von hier aus im weiteren Verlauf

So auf die Auslaß-Leitungen 13 bzw. 14. Sobald der Elektromagnet 25 von dem Impulsdauermodulator 26 einen Impuls erhält, wird die Klappe 15 durch die Elektromagnetwirkung zum Verweilen auf der Sitzfläche der Auslaß-Leitung 14 veranlaßt (vgl. die strichpunktierte Darstellung des Ankers 27 und der Klappe 15), wodurch ein Fluß durch die Auslaß-Leitung 14 unterbunden wird. Das Druckmittel fließt sodann durch die andere Auslaß-Leitung 13. Sobald der an dem Elektromagneten 25 anliegende Impuls beendet und dem Elektromagneten 24 ein Impuls zugeführt ist, wird die Klappe 15 zum Verweilen auf der Sitzfläche der anderen Auslaß-Leitung 13 gebracht, so daß der Fluß durch diese Auslaß-Leitung unterbunden wird und das Druckmittel nunmehr nur durch die gegenüberliegende Auslaßleitung 14 strömen kann. Die Flüsse durch die Auslaßleitungen 13 bzw. 14 sind direkt proportional den jeweiligen Verweildauern der Klappe 15 auf den betreffenden Sitz-

flächen der Auslaßleitungen. Gemäß der Erfindung wird die Wirkung der Elektromagnete durch einen mittels der Hilfskanäle auf den Kolben 22 ausgeübten Druck unterstützt, der bestrebt ist, die Klappe durch Kraftausübung auf den Kolben zum Anliegen an der gegenüberliegenden Auslaßleitung zu bringen. Der Querschnitt des Kolbens ist hinreichend groß, daß der durch die Hilfskanäle zugeführte Druck zur Ausübung entsprechender Rückstellkräfte auf die Klappe ausreicht, wodurch die für die Elektromagneten erforderlichen Kräfte weitgehend verringert werden. Des weiteren ist der Kolben so bemessen, daß er die Klappe veranlaßt, ihre Mittel- oder neutrale Stellung einzunehmen, sofern keine anderweitige Steuerwirkung von den Elektromagneten ausgeübt wird.

Ein Vorteil der Ventilanordnung gemäß der Erfindung besteht darin, daß die zur Verstellung der Klappe erforderliche elektrische Energie verringert wird. Dies beruht darauf, daß der Kolben 22 als Gleichgewichtskolben zum Abheben der Klappe von einem verschlossenen Auslaß entgegen den Druckkräften innerhalb des Hohlraums 11 wirkt.

Der Kolben 22 kann selbstverständlich alternativ auch auf der gleichen Seite der Welle 23 wie die Auslaßleitungen angeordnet werden. Bei dieser An-Ordnung wären zwei Enden der Hilfskanäle 16 bzw. 17 zu vertauschen, um die erwünschte Ausbalanzierung der Klappe um ihre Welle zu erzielen.

Claims

Patentansprüche: 30

1. Elektromagnetisch betätigtes Ventil mit einem Gehäuse, das einen im wesentlichen zylindrischen Hohlraum mit einem offenen, mit einer Zufuhrleitung verbundenen und einem geschlossenen Ende umschließt, in dem ein Paar axial ausgerichteter, gegenüberliegend angeordneter Auslaßleitungen einmündet und mit einer im Gehäuse angeordneten im Bereich des geschlossenen Endes beweglich befestigten Klappe, die sich entlang der Achse des Gehäuses erstreckt und eine Bewegung auf die gegenüberliegend angeordneten Auslässe zu und von diesen weg ausführen kann, um den einen oder den anderen Auslaß zu verschließen und mit einer elektromagnetischen Antriebsvorrichtung, die nach Maßgabe eines von einem Impulsdauermodulator gelieferten elektrischen Steuersignals die Klappe zu periodischen Bewegungen veranlaßt, wobei die Anliegezeit der Klappe an den Auslassen und die hierzu proportionale Dauer einer Verbindung zwischen der Zufuhrleitung und der jeweiligen Auslaßleitung durch das elektrische Steuersignal bestimmt ist, nach Patentanmeldung P 1 500 185.1-12, gekennzeichnet durch Rückstellvorrichtungen (16 bzw. 17, 20 bzw. 21, 22, 19), welche durch den Druck des durch den nach der jeweiligen Stellung der Klappe (15) unverschlossenen Auslasses strömenden Druckmittels betätigt werden und bestrebt sind, die Klappe (15) im Sinne einer Schließung des jeweils geöffneten Auslasses und öffnung des jeweils verschlossenen Auslasses zu verstellen.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellvorrichtung folgende Teile umfaßt: eine senkrecht zur Achse des Hohlraums (11) und zur Klappe (15) verlaufende Bohrung (20, 21), die an ihren beiden Enden (bei 20 bzw. 21) jeweils durch einen Hilfskanal (16 bzw. 17) mit einem der beiden Auslässe (13 bzw. 14) verbunden ist, einen in der Bohrung (20, 21) verschiebbaren Kolben (22), dessen axiale Stellung von dem Druck des durch den jeweils unverschlossenen Auslaß strömenden Druckmittels über den betreffenden Hilfskanal (16 bzw. 17) gesteuert wird, sowie eine kraft- bzw. formschlüssige Kupplung (19) zwischen dem Kolben (22) und der Klappe (15), derart, daß der Kolben (22) je nach Richtung der auf ihn ausgeübten Kraft die Klappe (15) in eine der Schließung des jeweils geöffneten Auslasses entsprechende Stellung zu verstellen bestrebt ist.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung zwei gegenüberliegend in den Wandungen des Ventilgehäuses (10) angeordnete Kammern (20, 21) aufweist, welche axial miteinander fluchten und an ihrer inneren Stirnseite in den Hohlraum (11) des Ventils münden, und daß der Kolben (22) an seinen beiden stirnseitigen Enden in den beiden Kammern (20, 21) geführt ist und sich mit seinem Mittelteil quer durch den Hohlraum (11) des Ventils erstreckt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen