DE2838312A1 - Umschaltventil fuer ein stroemungssystem - Google Patents

Description

Patentanwälte DirL.· Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. LisKA 2838312

8000 MÜNCHEN 86, DEN _ λ egg POSTFACH 860820 " ^V'

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

DXY/cb

LARS-GUNNAR NORDIN,
Bergsgatan, 112 28 Stockholm, Schweden

Umschaltventil für ein Strömungssystem.

Priorität: 2. September 1977, Schweden, Nr. 77o9897_8

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Die Erfindung betrifft ein Umschaltventil für ein Strömungssystem mit mindestens zwei Speiseeinheiten und mindestens einer Betatigungseinheit, wobei das Umschaltventil selbsttätig für die eine Speiseeinheit, die eingeschaltet ist, öffnet und die Betätigungseinheit in Gang setzt und für die übrigen, nicht eingeschalteten Speiseeinheiten geschlossen ist.

Es sind Umschaltventile bekannt, in denen zwei Strömungen abwechselnd in eine einzige Strömung überführt werden. So ist in der GB-PS 1 395 417 ein Steuerventil beschrieben, bei dem die Verbindung zwischen einem gespeisten Punkt und Alternativ-Quellen für ein fluides Druckmedium automatisch umgeschaltet wird.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Umschaltventil zu schaffen, das zwischen mindestens zwei Speiseeinheiten und mindestens einer Betätigungseinheit eingesetzt wird und die Strömung zwischen der gerade eingeschalteten Speiseeinheit und der Betätigungseinheit steuert. Das Ventil soll dabei so beschaffen sein, daß es mit Vorteil für eine Zweifach- oder Mehrfachsteuerung eingesetzt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Ventil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens einen Hohlraum hat, daß in jedem Hohlraum mindestens ein Ventilelement gleitet und dabei mindestens zwei Lagen einnimmt, daß das Ventil für jede Speiseeinheit sowie für die Betätigungseinheit zwei Öffnungen enthält, die mit mindestens einem Hohlraum kommunizieren, daß das Ventilelement und der Hohlraum so ausgebildet sind, daß in einer ersten Ventilelementlage die Öffnungen für eine erste Speiseeinheit mit entsprechenden Öffnungen für die Betätigungseinheit kommunizieren und daß in einer zweiten Ventilelement-

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lage die Öffnungen für eine zweite Speiseeinheit mit-entsprechenden Öffnungen für die Betätigungseinheit kommunizieren, und daß das Ventilelement eine Druckfläche für jede Speiseeinheitsöffnung hat, so daß das Ventilelement beim Einschalten einer der Speiseeinheiten in diejenige Lage gleitet, in der die eingeschaltete Speiseeinheit mit der Betätigungseinheit kommuniziert.

Das vorgeschlagene Ventil arbeitet also nach folgendem Prin-

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Das Ventil enthält für jede Speiseeinheit und für die Betätigungseinheit je zwei Öffnungen und .umfaßt ferner einen Ventilkörper. Dieser Körper läßt sich durch die Strömung bewegen und öffnet Strömungskanäle zwischen der eingeschalteten Speiseeinheit und der Betätigungseinheit. Der Strö-.mungskanal zwischen den nicht eingeschalteten Speiseeinheiten und der Betätigungseinheit bleibt versperrt. Das Ventil ist so ausgeführt, daß die Speiseeinheit selbst den Ventilkörper in eine Lage bringt, in der der Strömungskanal zwischen der eingeschalteten Speiseeinheit und der Betätigungseinheit geöffnet ist.

Die. Erfindung wird nun anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung .näher erläutert. In den Fig. 1 und 2 sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemä-. ßen Umschaltventils, bei dem eine Speiseeinheit und die Betätigungseinheit miteinander verbunden sind und ein Strömungskanal geöffnet ist;

Fig. 2 das Umschaltventil der Fig. 1 in einer Stellung, bei der der andere Strömungskanal geöffnet ist; und

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Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Umschaltventils.

Der mit 1 bezeichnete Ventilkörper ist vorzugsweise homogen gestaltet und enthält Verbindungsöffnungen (Öffnungen) Al und A2 für eine erste Speiseeinheit A und Öffnungen Bl und B2 für die andere· Speiseeinheit B. Außerdem enthält der Ventilkörper 1 Öffnungen Cl, C2 für die Betätigungseinheit C. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel befinden sich die Öffnungen Cl, C2 auf gegenüberliegenden Seiten des Ventilkörpers. Aus Montagegründen kann es sich jedoch empfehlen, sämtliche Öffnungen auf der gleichen Seite des Ventilkörpers 1 anzubringen. Der Ventilkörper enthält außerdem Bohrungen 2, 3 und 4, die ein Ventilelement 5 aufnehmen. .Dieses Element kann sich in den Bohrungen bewegen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 hat das Ventilelement 5 die Form eines Kolbens, der sich in axialer Richtung hin- und herbewegen kann und außerdem eine ringförmige Nut 6, eine mit der Nut kommunizierende Bohrung 7 und einen verbreiterten Zylinderabschnitt 8 umfaßt.

Die Speiseeinheiten A und B, die eine Strömung durch das Umschaltventil zur Betätigungseinheit C erzeugen sollen, können Pumpen sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Betätigungseinheit C aus einer hydraulisch nicht ausgeglichenen Kolben-Zylinder-Anordnung, in der die Kolbenstange während der Kolbenbewegung eine Arbeit verrichten kann.

Befindet sich das Ventilelement 5 in der in Fig. 1 "dargestellten Lage, so sind zwischen der Speiseeinheit A und der Bstätigungseinheit C Strömungskanäle offen. Wird die Speiseeinheit A, die aus einer reversiblen Pumpe bestehen könnte, eingeschaltet, so kann eine Strömung von der Speiseeinheit über die Öffnung Al und die öffnung Cl zur Betä-

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tigungseinheit C hervorgerufen werden; der Rückfluß verläuft über die Öffnung C2 und die Öffnung A2 zur Speiseeinheit A. Auf diese Weise entsteht ein arbeitender Strömungskreis.

Kehrt man die Arbeitsrichtung der Speiseeinheit A um, so fließt auch die Strömung in die entgegengesetzte Richtung. Das Ventilelement 5 behält dabei eine Lage, in der nach wie vor die Strömungskanäle zwischen der Speiseeinheit B und der Betätigungseinheit C geschlossen sind. Wird jedoch die Speiseeinheit B eingeschaltet, derart, daß die Öffnung Bl mit einer Strömung beaufschlagt wird, so erfährt das Ventilelement in einem Raum, der sich in der Figur rechts von dem Ventilelement befindet, einen Druck-. Dieser Druck wirkt auf .eine Druckfläche des Ventilelementes und verschiebt es nach links, bis es die in Fig. 2 eingezeichnete Lage einnimmt. Auf diese Weise werden die Strömungskanäle zwischen ■der Speiseeinheit B und der Betätigungseinheit C über die Öffnung Bl, die Bohrung 7, die Nut 6 und die Öffnung Cl geöffnet. Der Rückfluß von der Betätigungseinheit C verläuft

2ό über die Öffnung C2 und die Öffnung B2. Kehrt man die Strömungsrichtung der Speiseeinheit B um, so fließt auch die Strömung in der Gegenrichtung durch die Strömungskanäle, die zwischen der Speiseeinheit B und der Betätigungseinheit C geöffnet sind.

Die Bohrung 3, in die die Öffnungen A2, B2 und C2 münden, hat einen größeren Durchmesser als die Bohrungen 2 und 4. Diese Dimensionierung macht es möglich, daß das Ventilelement 5 zwischen der Betätigungseinheit C und der jeweils ■ eingeschalteten der beiden Speiseeinheiten A bzw. B Strömungskanäle öffnet. Wird nämlich die Speiseeinheit A eingeschaltet und erzeugt diese Einheit eine Strömungsrichtung zur Öffnung A2 hin, so wird die Stirnfläche (Druckfläche) 8b des. verbreiterten Zylinderabschnittes 8 einem Druck ausgesetzt, der das Ventilelement 5 nach rechts in die in Fig.

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dargestellte Lage bewegt. Auf diese Weise ist stets dafür gesorgt, daß Strömungskanäle zwischen der eingeschalteten Speiseeinheit und der Betätigungseinheit Cgeöffnet sind. Schaltet man die Speiseeinheit B ein und erzeugt diese Einheit eine Strömungsrichtung zur öffnung B2 hin, so wird auf der Druckfläche 8a des Zylinderabschnittes 8 ein entsprechender Druck ausgeübt, der das Ventilelement 5 nach linke in die in Fig. 2 gezeigte Position verschiebt.

In Fig. 3 ist ein Umschaltventil mit zwei Hohlräumen 3o, dargestellt, die jeweils einen Kolben 32 bzw. 33 enthalten. Diese Kolben sind miteinander über eine Stange 34 verbunden. Die Speiseeinheiten und die Betätigungseinheiten sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 versehen.

Die Hohlräume befinden sich im vorliegenden Fall in dem gleichen homogenen Körper. Dieser Körper könnte selbstverständlich auch in zwei Körper, die dann jeweils einen Hohlraum enthalten, unterteilt werden. Eine solche zweiteilige Ausführung liegt noch im Rahmen der Erfindung; sie arbeitet in genau der gleichen Weise wie die in Fig. 3 dargestellte Variante, gibt allerdings, vor allem im Zusammenhang mit der Stange 34, zusätzliche Abdichtprobleme auf.

Das Umschaltventil der Fig. 3 arbeitet im Prinzip wie das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel. Ist etwa die Speiseeinheit A eingeschaltet, so wird die BetMtigungseinheit C direkt angesteuert. Schaltet man jedoch die Speiseeinheit B ein, so bewegen sich beide Kolben 32, 33 in eine Richtung (in der Fig. nach links). Bei eingeschalteter Speiseeinheit Bl wirkt eine Strömung auf die Druckfläche des Kolbens 32 und bewegt den Kolben 32 nach links; der Kolben 32 nimmt den ihm über die Stange 34 fest verbundenen Kolben 33 mit. Die gleiche Kolbenbewegung vollzieht sich, wenn man die Speiseeinheit B2 einschaltet. 35

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Aus der bisherigen Darstellung geht hervor, daß die vorliegende Erfindung in ihrem Prinzip und in einigen Einzelheiten erläutert worden ist. Auf eine genaue Beschreibung der Formgebung des mit dem Hohlraum zusammenwirkenden Ventilkörpers wurde jedoch verzichtet, da die Gestaltung dieser Teile auf dem vorliegenden Fachgebiet an sich wohlbekannt ·· ist. Dennoch wird in den Fig. 1 und 2 ein Beispiel für einen solchen Aufbau gezeigt. Im Normalfall befindet sich in jedem Hohlraum nur ein Ventilelement, es ist aber auch möglich, jeden Hohlraum mit beispielsweise zwei Ventilelementen zu versehen. In solchen Fällen sind die Ventilelemente vorzugsweise so ausgebildet, daß sie - etwa auf den Druck aus den Speiseeinheiten hin - wie ein einziges Element wirken. Aber auch von dieser Regel gibt es Ausnahmen: Die Ventilelemente konn^ ι ten so angeordnet sein, daß sie durch eine Speiseeinheit voneinander getrennt und durch eine andere Speiseeinheit zusammengedrückt werden. Sind mehr als eine Betätigungseinheit vorgesehen, so sind diese Einheiten in Reihe oder parallel geschaltet, so daß sie zur gleichen Zeit angesteuert werden. Vorzugsweise hat das Ventil zwei Speiseeinheiten und eine Betätigungseinheit, und sind in einem Hohlraum nicht mehr als zwei Ventilelemente untergebracht. In einer solchen Ausführung ist die Betätigungseinheit mit der einen " Speiseeinheit verbunden und mit der jeweils anderen Speise-

einheit ohne Verbindung. ·

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Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Il Umschaltventil für ein Strömungssystem mit mindestens zwei Speiseeinheiten und mindestens einer Betätigungseinheit,, wobei das Umschaltventil selbsttätig für die eine Speiseeinheit, die eingeschaltet ist, öffnet und die Betätigungseinheit in Gang setzt und für die übrigen, nicht eingeschalteten Speiseeinheiten geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens einen Hohlraum (2-, 3, 4, 3o, 31) hat, daß in jedem Hohlraum (2, 3, -4, 3o, 31). mindestens ein Ventilelemant (5, 32,33) gleitet und dabei mindestens zwei Lagen einninrnt, daß das Ventil (1) für jede Speiseeinheit (A, B) sowie für die Betatigungseinheit (C) zwei öffnungen (A1, A2; B1, B2; Gl, C2) enthält, die mit mindestens einem Hohlraum (2, 3, 4, 3o, 31) kommunizieren, daß das Ventilelement (5, 32, 33) und der Hohlraum (2, 3, 4, 3o, 31) 'so ausgebildet sind, daß in einer ersten Ventilelementlage die Öffnungen (Al, A2) für eine erste Speiseeinheit (A) mit entsprechenden Öffnungen (Cl, C2) für die Betätigungseinheit (C) kommunizieren und daß in einer zweiten Ventilelementlage die Öffnungen (Bl, B2) für eine zweite Speiseeinheit (B) mit entsprechenden Öffnungen (Cl, C2) für die Betätlgungseinheit (C) kommunizieren, und daß das Ventilelement (5, 32, 33) eine Druckfläche (8a, 8b) für jede Speiseeinheit soffnung (Al, A2; Bl, B2) hat, so daß das Ventilelement (5, 32, 33) beim Einschalten einer der Speiseeinheiten (A, B)Mn diejenige Lage gleitet, in der die eingeschaltete Speiseeinheit· (A, B) mit der Betätigungseinheit (C) kommuniziert.
2. 2. Umschaltventil nach Anspruch 1, bei dem zwei Speiseeinheiten die Strömung erzeugen und eine Betätigungseinheit durch die das Umschaltventil durchsetzende Strömung angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß

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   das Umschaltventil (1) zwei Öffnungen (Al, A2; Bl, B2) für jede Speiseeinheit (A, B) und zwei Öffnungen (Cl, C2) für die Betätigungseinheit (C) hat und daß in dem Umschaltventil (1) ein Ventilelement (5) vorgesehen ist, welches durch die Strömung versetzt werden kann und zwischen der eingeschalteten Speiseeinheit und der Betätigungseinheit Strömungskanäle öffnet, wobei der Strömungskanal zwischen der nicht eingeschalteten Speiseeinheit und der Betätigungseinheit geschlossen bleibt. Io

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