DE1650571C3 - Dreistellungs-Dreiwegeventil - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Dreiwegeventil mit zwei Sitzventilen, die auf einer Achse angeordnet und durch eine Vorsteuereinrichtung getrennt betätigbar sind, wobei zwischen den Verschlußteilen der Sitzventile eine mechanische Verbindung besteht, die derart bemessen ist, daß bei voller öffnung des einen Ventils das andere geschlossen ist.

Ein derartiges Ventil ist z. B. aus der US-PS 32 94 120 bekannt. Bei dem bekannten Ventil sind die Ventilsitze einander zugewandt und durch die Verschlußteile des Ventils hindurch und relativ dazu verschiebbar ist eine Stange geführt, die Anschläge in einem solchen Abstand aufweist, daß in einer Mittelstellung der Stange beide Verschlußteile auf ihren Ventilsitzen aufsitzen und bei einer Bewegung der Stange in die eine oder andere Richtung das eine oder andere Verschlußteil durch einen der Anschläge mitgenommen wird und damit ein Verschlußteil von seinem Sitz abgehoben wird.

Es ist aus der deutschen Auslegeschrift 11 68 721 auch ein Dreiwegeventil bekannt, bei dem zwischen den beiden Verschlußteilen eine Stange starr angeordnet ist. Die Verschlußteile und die Stange sind dort mittels Membranen gelagert. Mit diesem Ventil können jedoch nur zwei Schallzustände realisiert werden.

Aus der CH-PS 4 31 217 ist ein Zweistellungs-Dreiwegeventil bekannt, bei dem zwei auf einer Achse angeordnete Sitzventile durch eine starre mechanische Verbindung miteinander verbunden sind. Es ist eine Vorsteuereinrichtung vorgesehen, mit der die miteinander verbundenen Ventile gleichzeitig betätigt werden. Die Ventilsitze weisen verformbare elastische Dichtringe auf. Hierdurch wird erreicht, daß beim Obergang von der einen zur anderen Ventilstellung das eine Ventilverschlußteil bereits Kontakt mit dem zugehörigen Dichtring hat, bevor das andere Ventilverschlußteil von seinem Dichtring abhebu Hierdurch wird verhindert, d-»ß die drei Anschlüsse kurzzeitig miteinander verbunden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dreiwegeventil der eingangs geschilderten Art konstruktiv vorteilhaft zu gestalten derart, daß die wegen der Bewegungsmöglichkeit kritischen Durchführungen der Stange durch die Verschlußteile vermieden werden und daß das Ventil im drucklosen Zustand eine Stellung einnimmt, die bei nachfolgender Druckbeaufschlagung einen raschen Druckanstieg im Ventilausgang ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ventilsitze voneinander abgewandt sind, daß die mechanische Verbindung eine die Durchflußöffnungen der Sitzventile durchsetzende lose Zugverbindung ist und daß das Ventil derart ausgebildet ist, daß eine Federkraft auf das eine Ventilverschlußteil einwirkt, die im drucklosen Zustand dieses Ventilverschlußteil von seinem Ventilsitz abhebt.

Vorzugsweise wird als Zugverbindung eine Stange benutzt, die an wenigstens einem Verschlußteil längsverschiebbar gehaltert ist und einen Anschlag aufweist, der die Längsverschiebung bezüglich dieses Verschlußteils begrenzt.

Gemäß einer Ausführungsform wi d das im drucklosen Zustand abgehobene Ventilverschlußteil mit einer Doppelmembran mit unterschiedlichen Membranflächen und einem druckfreien Zwischenraum und das andere Ventilverschlußteil mit einer weiteren Membran verbunden, wobei mittels dieser Membranen das öffnen und Schließen der Sitzventile bewirkt wird. Hier erfolgt die Axialführung der Verschlußteile mittels dieser Membranen. Außerdem wird die auf den einen Verschlußkörper wirkende Federkraft durch eine Vorspannung in der Doppelmembran erzeugt.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Als Beispiel wurde ein Dreiwegeventil gewählt, bei dem die Vorsteuerung mit Hilfe desselben Druckmittels erfolgt, das auch den nicht gezeigten Arbeitskolben betätigt (Vorsteuerung mit Eigenmedium). Die Anordnung ist in den Fig. 1 bis 3 in schematischen Schnittbildern und in verschiedenen Stellungen gezeigt. Sie eignet sich infolge der kurzen Ansprechzeiten und der kompakten Bauweise insbesondere als Drucksteuereinheit im Rahmen eines Antiblockierregelsystems bei einer Fahrzeug-Druckluftbremse.

In Fig. 1 ist ein um die strichpunktierte Achse 2 rotationssymmetrisches Ventilgehäuse 1 schraffiert dargestellt. In der Mitte befinden sich zwei voneinander abgewendete Ventilsitze 3 und 4. Von der sie verbindenen Zentralbohrung 5 zweigt ein Kanal 6 radial nach außen ab. Seine gestrichelt dargestellte Verlängerung führt zu einem oder mehreren Radbremszylindern

7. Zu den Ventilsitzen 3 und 4 gehören die tellerförmigen Verschluöteile 8 und 9. Das Verschlußteil 8 des Einlaßventils ist auf einer Stange oder Spindel 10 befestigt, die ihn gleichachsig durchsetzt Ihr rechtes Ende ragt in eine hülsenförmige Verlängerung 11 des Verschlußteils 9 des Auslaßventils hinein. Diese Verlängerung hat zwei Längsschlitze 12, in denen sich ein Querstift 13 der Spindel 10 hin und her bewegen kann.

Auf der anderen Seite sind an der Spindel 10 zwei Membranen befestigt. Die eine 14 sitzt näher beim Verschlußteil 8 und hat einen kleineren Durchmesser, die andere 15 mit größerem Durchmesser sitzt weiter weg von dem Verschlußteil 8. Eine schwache Zugfeder 16, die zwischen dem Ende der Spindel 10 und der linken ι s Stirnwand des Gehäuses eingespannt ist, zieht die Spindel im drucklosen Zustand so weit nach links, daß das Verschlußteil 8 des Einlaßventils geöffnet ist. Infolge des Querstiftes 13 und der Hülse 12 wird dabei gleichzeitig das Verschlußteil 9 des Auslaßventils auf seinen Sitz 4 gezogen. Auch am Verschlußtcil des Auslaßventils ist eine Membran 17 befcrigt. Die Membranen können z. B. aus gewebevemärktem Gummi bestehen. Sie sind an ihrem Außenrand jeweils fest in das Gehäuse 1 eingeklemmt, so daß sie dichte Trennwände zwischen den einzelnen Räumen der Anordnung bilden, deren Bezeichnungen und Verbindungen im folgenden erläutert werden sollen.

Von einem schematisch dargestellten DrucHuftsaminelbehälter 18, der mittels eines Kompressors selbsttätig auf etwa gleichem Druck gehalten wird, führt eine gestrichelt dargestellte Leitung zu einem Drucksteuerventil, dem sog. Bremsventil 19. Der Bremshebel ist mit 20 bezeichnet. Vom Bremsventil geht die zunächst ebenfalls gestrichelt dargestellte Hauptsteuerleitung 23 aus. Sie mündet in den sog. Einlaßraum 24 des Ventils, von wo sich der Steuerdruck durch das geöffnete Einlaßventil hindurch zum Bremszylinder 7 for {pflanzen kann. Der von der Doppelmembran 14, 15 eingeschlossene Zwischenraum ist drucklos und dicht abgeschlossen. Links neben der Doppelmembran befindet sich die Einlaß-Vorsteuerkammer 26, welche mittels eines z. B. elektromagnetisch betätigten Versteuerventils 27 wahlweise mit der Hauptsteuerleitung 23 oder mit der Außenatmosphäre verbunden werden kann. In F i g. 1 ist das Ventilverschlußteil 28 des Vorsteuerventils in seiner rechten Stellung, so daß die Kammer 26 zur Außenatmosphäre (angedeutet durch die Bezeichnung atm) hin geöffnet ist. Entsprechend teilt die Membran 17 den rechten Teil des Gehäuses in eine Auslaßkammer 29 und eine Vorsteuerkammer 30 auf. Die Auslaßkammer ist über einen Kanal 31 mit der Außenluft verbunden. Die Vorsteuerkammer 30 kann mittels eines zweiten Vorsteuerventils 32 ebenfalls wahlweise mit der Hauptsteuerleitung 23 oder der Außenluft verbunden werden. Gezeichnet ist die rechte Stellung des Ventilverschlußteils 33, wobei die Vorsteuerkammer 30 mit der Hauptsteuerleitung 23 verbunden ist.

Es ergibt sich folgende Wirkungsweise, ausgehend von der in Fig.) dargestellten drucklosen Stellung. Wenn das Bremspedal 20 gedruckt wird, strömt durch die Hauptsteuerleitung 23 Druckluft in den Raum 24 ein. Da das Einlaßventil geöffnet ist, strömt diese Luft weiter zum Bremszylinder 7 und gleichzeitig über das Vorsteuerventil 32 zur Vorsteuerkammer 30 des Auslaßventils. In all diesen Räumen baut sich dann der Steuerdruck, der noch zugleich Bremsdruck ist, aaf. Von der Membran 17, deren linke Seite ja drucklos ist, wird das Verschlußteil 9 des Auslaßventils fest gegen seinen Sitz gedrückt. Außerdem zieht die Doppelmembran 14, 15 die Spindel 10 nach links und übt damit eine weitere Kraft auf das Verschlußteil des Auslaßventils aus.

Wird das Vorsteuerventil 27 umgeschaltet (vgl. Fig.2), so erhält die Vorsteuerkammer 26 Druck und die Doppelmembran 14, 15, deren linke Seite ja einen größeren Druckmesser als die rechte Seite hat, drückt das Einlaßventil zu. Der durch den Γ aerstih 13 und die Schütze J2 gebildete Freilauf bewirkt, d?.ß die Sieiiung des Auslaßventils hierdurch nicht beeinflußt wird. Somit sind jetzt beide Ventile geschlossen und der Druck im Bremszylinder wird unabhängig von einer etwaigen Erhöhung oder Verminderung des Steuerdruckes in der Leitung 23 beibehalten.

In der dritten Ventilstellungs-Kombination nach Fig.3 wird der Bremsdruck im Bremszylinder abgesenkt. Bei Umstellung des Vorsteuesventüs 32 kann zunächst der Druck in der Vorsteuerkammer 30 nach außen entweichen. Demzufolge hebt der Bremsdruck den Auslaßventilkörper 9 selbst von seinem Sitz ab.

Die Bewegungen des Einlaß- und Auslaßventiles sind somit unabhängig voneinander, mit Ausnahme davon, daß das Auslaßventil nicht geöffnet werden kann, solange das Einlaßventil voll geöffnet ist. Damit ist ein außerordentlich wichtiger Beitrag zur Betriebssicherheit von geregelten Luftdruck-Bremssystemen gi.!eistet. Um Mißverständissen vorzubeugen, ist hier noch darauf hinzuweisen, daß unter Betriebssicherheit nicht diejenige Jes Antiblockierregelsystems verstanden werden soll. Vielmehr ist gerade beim Versagen des Antiblokkierregelsystems, beispielsweise durch Fehler im elektrischen Stellungsgeber für das Versteuerventil 32, gewährleistet, daß das Auslaßventil geschlossen und die Bremse wirksam bleibt, sofern nur das Vorsteuerventil 27 sich in der Stellung nach Fig. 1 befindet und ein ausreichender Steuerdruck vorhanden ist. Auch ein Bruch der Membran 17 oder einer der Membranen 14 oder 15 wirkt sich auf die Stellung des Auslaßventilkörpers 9 nicht aus. Dieser bleibt vielmehr auch in diesem Störungsfalle dicht.

Dw in F i g. 1 gezeigte Feder 16 ist in den F i g. 2 und 3 weggelassen um anzudeuten, daß sie nicht unbedingt erforderlich ist, vielmehr auch durch geeignete Ausbildung der elastischen Doppelmembran ersetzt werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Dreistellungs-Dreiwegeventil mit zwei Sitzventilen, die auf einer Achse angeordnet und durch eine Vorsteuereinrichtung getrennt betätigbar sind, wobei zwischen den Verschlußteilen der Sitzventile eine mechanische Verbindung besteht, die derart bemessen ist, daß bei voller öffnung des einen Ventils das andere geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitze (3, 4) voneinander abgewandt sind, daß die mechanische Verbindung eine die Durchflußöffnungen der Sitzventile (3,8,4,9) durchsetzende lose Zugverbindung (10) ist und daß das Ventil derart ausgebildet ist, daß eine Federkraft (16) auf das eine Ventilverschlußteil

(8) einwirkt, die im drucklosen Zustand dieses Ventilverschlußteil (8) von seinem Ventilsitz (3) abhebt

2. Ventil cs.cn Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß ata Zugverbindung eine Stange (10) verwendet ist, die an mindestens einem der Ventilverschlußteile (9) längsverschiebbar gehaltert ist und einen Anschlag (13) aufweist, der die Längsverschiebung bezüglich dieses Ventüver-Schlußteils begrenzt.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das im drucklosen Zustand abgehobene Ventilverschlußteil (8) mit einer Doppelmembran (14, 15) mit unterschiedlichen Membranflächen und jo einem druckfreien Zwischenraum (25) und das andere Ventilverschlußteil (9) mit einer weiteren Membran (17) verbunden sind, wobei mittels dieser Membranen (14, 15, 17) aas Öffnen und Schließen der Sitzventile (3, 8, 4, 9) bewi Kt wird, daß die Axialführung der Ventilverschlußteile (8, 9) lediglich mittels dieser Membranen (14,15, 17) in Verbindung mit der Stange (10) erfolgt, und daß die Doppelmembran (14, 15) derart vorgespannt ist, daß sie die Federkraft zum Abheben des zugehörigen Ventilverschlußteils (8) vom Ventilsitz (3) im drucklosen Zustand erzeugt.