DE69804426T2

DE69804426T2 - Dreiwege-Druckregelventil

Info

Publication number: DE69804426T2
Application number: DE69804426T
Authority: DE
Inventors: Zsolt Zsigmond
Original assignee: IND MECANIQUE POUR LES FLUIDES
Current assignee: IND MECANIQUE POUR LES FLUIDES
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1998-12-30
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2018-12-31
Also published as: DE69804426D1; EP0942346A1; FR2776045A1; EP0942346B1; FR2776045B3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dreiwegeventil zum Regeln des Druckes eines Fluides mit zwei Ventilkörpern, die axial gestapelt in einem Körper angeordnet sind und von einem Antriebselement betätigt werden, das außen am Körper angeordnet ist.
Man kennt Dreiwegeventile dieses Typs, bei denen die beiden Ventilkörper, die axial gestapelt angeordnet sind, auf ebenen Dichtungstoren liegen, wobei der Ausgleich des Auslassventilkörpers beim Durchgang durch eine Druckkammer erfolgt, die mit dem Inneren eines Antriebselementes, beispielsweise eines proportionalen Elektromagneten, in Verbindung steht.
Ein erster Nachteil derartiger Ventile zum Regeln des Druckes besteht darin, dass das Antriebselement sich unter dem Betriebsdruck befindet, derart, dass seine Hülle gegenüber dem internen Druck beständig sein muss.
Ein weiterer Nachteil betrifft die Eigenschaft der schnellen Öffnung von ebenen Ventilkörpern, was Vorrichtungen dieser Art für die Verwendung bei hohen Drucken ungeeignet macht.
Die Patentanmeldung EP-A 0 816 733 offenbart ein Dreiwegeventil zum Regeln des Druckes eines Fluides mit einer Anordnung aus zwei Ventilkörpern, die axial gestapelt und axial beweglich bezüglich zweier Sitze in einem Körper angeordnet sind, der drei in Reihe angeordnete Kammern aufweist, mit Durchgangsöffnungen, die in den Zwischenwänden zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer und zwischen der zweiten Kammer und der dritten Kammer sowie in den Außenwänden der ersten und zweiten Kammer zueinander ausgerichtet angeordnet sind, und die von einem Antriebselement betätigt werden, das außen am Körper angeordnet ist, mit einer ersten Feder, die den ersten Ventilkörper gegen den ersten Sitz beaufschlagt und einer zweiten Feder, die den zweiten Ventilkörper vom zweiten Sitz fernhält.
Durch die Erfindung soll ein Dreiwegeventil zum Regeln des Druckes eines Fluides eines Typs mit zwei Ventilkörpern verwirklicht werden, die axial gestapelt angeordnet sind, derart, dass die Ventilkörper von der Außenseite der Druckkammern von einem Antriebselement betätigt werden können, das nicht unter dem Betriebsdruck steht.
Durch die Erfindung soll außerdem ein Dreiwegeventil zum Regeln des Druckes eines Fluides geschaffen werden, dass sich insbesondere für Fluide unter hohem Druck eignet.
Das Dreiwegeventil zum Regeln des Druckes eines Fluides in der beanspruchten Form umfasst eine Anordnung aus zwei Ventilkörpern, die axial gestapelt und axial beweglich bezüglich zweier Sitze in einem Körper angeordnet sind, der drei in Reihe angeordnete Kammern aufweist, mit Durchgangsöffnungen, die in den Zwischenwänden zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer und zwischen der zweiten Kammer und der dritten Kammer sowie in den Außenwänden der ersten und der zweiten Kammer zueinander ausgerichtet angeordnet sind, und die von einem Antriebselement betätigt werden, das außen am Körper angeordnet ist, mit einer ersten Feder, die den ersten Ventilkörper gegen den ersten Sitz beaufschlagt, und einer zweiten Feder, die den zweiten Ventilkörper vom zweiten Sitz fernhält. Gemäß der Erfindung umfasst das Ventil eine erste bewegliche Anordnung mit einem ersten Ventilkörper, der axial beweglich in der ersten Kammer so angeordnet ist, dass er mit einem ersten Sitz zusammenarbeitet, der durch die Öffnung zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer gebildet ist, einer auf einer Seite des ersten Ventilkörpers vorgesehenen ersten Stange, die gleitend verschiebbar und dicht in der Öffnung der Außenwand der ersten Kammer angeordnet ist, und einer auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten zweiten Stange, die durch die zweite Kammer geht und gleitend verschiebbar dicht in der Öffnung der Zwischenwand zwischen der zweiten Kammer und der dritten Kammer angeordnet ist, wobei die erste bewegliche Anordnung axial über ihre gesamte Länge von einem Kanal durchzogen ist, der eine erste Bohrung in der ersten Stange und eine zweite Bohrung in der zweiten Stange umfasst, und wobei letztere wenigstens eine seitliche Öffnung im Bereich der zweiten Kammer aufweist. Das Ventil umfasst weiterhin eine zweite bewegliche Anordnung mit einem zweiten Ventilkörper, der axial beweglich in der dritten Kammer so angeordnet ist, dass er mit einem zweiten Sitz zusammenarbeitet, der durch den Ausgang der zweiten Bohrung am freien Ende der zweiten Stange gebildet ist, einer auf einer Seite des zweiten Ventilkörpers angeordneten dritten Stange, die mit Spiel vom zweiten Ventilkörper ins Innere der zweiten Bohrung der zweiten Stange an der seitlichen Öffnung der zweiten Stange vorbeiläuft und an ihrem freien Ende einen Kolben trägt, der gleitend verschiebbar dicht in dieser Bohrung angeordnet ist, und einer auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten vierten Stange, die gleitend verschiebbar in der Durchgangsöffnung der Außenwand der dritten Kammer angeordnet ist. Das Antriebselement wirkt durch Druck auf die vierte Stange gegen die Wirkung der beiden Federn ein.
Die Öffnungen in den Zwischenwänden zwischen den Kammern und die Öffnung in der Außenwand der ersten Kammer haben vorzugsweise den gleichen Durchmesser.
Vorzugsweise sind die beiden Ventilkörper konische Ventilkörper.
Die Kraft der ersten Feder ist vorzugsweise größer als die Kraft der zweiten Feder und ausreichend, um die beiden Ventilkörper nach einem ersten axialen Hub unter einer ersten Kraft des Antriebselementes geschlossen zu halten.
Die Kraft der ersten Feder ist vorzugsweise derart, dass der erste Ventilkörper nur nach einem zweiten Hub des Antriebselementes mit einer zweiten Kraft öffnen kann, die größer als die Summe der Kräfte der ersten Feder und der zweiten Feder ist.
Vorzugsweise ist die Dichtheit der ersten Stange und der zweiten Stange in den Öffnungen des Körpers durch Dichtungen, vorzugsweise torische Dichtungen gewährleistet, die in diesen Öffnungen angeordnet sind.
Im Übrigen ist die Dichtheit des Kolbens der zweiten beweglichen Anordnung in der zweiten Bohrung der zweiten Stange der ersten beweglichen Anordnung vorzugsweise durch eine Dichtung, insbesondere eine torische Dichtung gewährleistet, die in diesem Kolben angeordnet ist.
Die erste Feder besteht vorzugsweise aus einer Kompressionsfeder, die zwischen der Außenwand der ersten Kammer und einer Schulter der ersten Stange der ersten beweglichen Anordnung zusammengedrückt ist.
Anhand der zugehörigen schematischen Zeichnungen wird im Folgenden im Einzelnen ein erläuterndes Ausführungsbeispiel eines Dreiwegeventils gemäß der Erfindung beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Axialschnittansicht des Ventils in einer Position mit belüfteter Abzugsstrecke,
Fig. 2 in derselben Schnittansicht wie in Fig. 1 das Ventil mit den beiden Ventilkörpern im geschlossenen Zustand, und
Fig. 3 in derselben Schnittansicht wie in Fig. 1 das Ventil mit geöffnetem Eingangsventilkörper und geschlossenem Auslassventilkörper.
Das in den Zeichnungen dargestellte Dreiwegeventil umfasst einen Körper 1, der gestapelt drei Kammern 22, 12 und 16 enthält, mit Durchgangsöffnungen 26 und 27 in den Zwischenwänden 28 und 29 zwischen der ersten Kammer 22 und der zweiten Kammer 12 sowie zwischen der zweiten Kammer 12 und der dritten Kammer 16, mit einer Durchgangsöffnung 30 in der Außenwand 31 die der ersten Kammer 22 gegenüberliegt, und mit einer Druchgangsöffnung 19 in der Außenwand 32 der dritten Kammer 16, wobei alle Öffnungen zueinander ausgerichtet sind.
Ein erster konischer Ventilkörper 7, der in einem Stück mit einer ersten Stange 4 in der ersten Kammer 22 und einer zweiten Stange 21 in der zweiten Kammer 12 ausgebildet ist, ist durch eine erste Kompressionsfeder 3, die zwischen der Wand 31 und einer Schulter 35 der Stange angeordnet ist, gegen den ersten Sitz 8 vorgespannt, der von der Öffnung 26 in der Zwischenwand 28 gebildet ist, die die erste Kammer 22 und die zweite Kammer 12 trennt.
Die erste Stange 4 tritt aus dem Körper 1 durch die Öffnung 30 der Wand 31 aus, wobei die Dichtheit durch eine erste torische Dichtung sichergestellt ist, die in der Öffnung 30 angeordnet ist. Die zweite Stange 21 erstreckt sich von der zweiten Kammer 12 in die dritte Kammer 16 durch die Öffnung 27 der Zwischenwand 29, wobei eine zweite torische Dichtung 13, die in der Öffnung 27 angebracht ist, die Dichtheit der zweiten Stange 21 in der Öffnung 27 sicherstellt. Die dritte Kammer 16 steht mit der Außenluft in Verbindung.
Die erste bewegliche Anordnung umfasst den ersten Ventilkörper 7, die erste Stange 4 und die zweite Stange 21 und ist axial von einem Kanal durchzogen, der eine erste Bohrung 5 in der ersten Stange 4 und eine zweite Bohrung 14 mit größerem Durchmesser in der zweiten Stange 21 umfasst.
Eine dritte Stange 33 einer zweiten beweglichen Anordnung, die im übrigen einen zweiten Ventilkörper 20 und eine vierte Stange 34 umfasst, greift ab dem freien Ende der zweiten Stange 21 in deren Bohrung 14 ein. Die dritte Stange 33 trägt an ihrem freien Ende einen Kolben 10, der eine dritte torische Dichtung 9 aufweist, die für die Dichtheit des Kolbens 10 in der Bohrung 14 sorgt. Eine zweite Kompressionsfeder 6 ist zwischen dem Kolben 10 und der Schulter 36 zwischen der zweiten Bohrung 14 und der ersten Bohrung 5 angeordnet.
Mehrere radiale Öffnungen 11 sind in der zweiten Stange 21 im Bereich der zweiten Kammer 12 zwischen dem Kolben 10 und der zweiten Dichtung 13 vorgesehen. Der Eingang oder die Mündung der zweiten Bohrung 14 am freien Ende der zweiten Stange 21 bildet einen zweiten Sitz 15 für den zweiten Ventilkörper 20. Dieser zweite Ventilkörper 20, der sich in der dritten Kammer 16 befindet, kann unter der Kraft eines Antriebselementes 17 am Sitz 15 anliegen, das außen am Körper 1 angeordnet ist und auf den zweiten Ventilkörper 20 durch Druck auf die vierte Stange 34 einwirkt, die in der Öffnung 19 der Wand 32 geführt ist.
Die Durchmesser des ersten Sitzes 8, der ersten Stange 4 auf der Höhe der ersten Dichtung 2 und der zweiten Stange 21 auf der Höhe der zweiten Dichtung 13 sind identisch. Die erste bewegliche Anordnung aus dem ersten Ventilkörper 7, der ersten Stange 4 und der zweiten Stange 21 steht daher im Gleichgewicht hinsichtlich aller Druckwerte des Fluides, die in der ersten Kammer 22 und/oder der zweiten Kammer 12 herrschen.
Der Durchmesser des Kolbens 10 ist mit dem Dichtungsdurchmesser des zweiten Sitzes 15 (Durchmesser der Bohrung 14) identisch. Folglich steht die zweite bewegliche Anordnung aus dem Kolben 10, der Stange 33, dem zweiten Ventilkörper 20 und der Stange 34 im Gleichgewicht bezüglich des Druckes in der zweiten Kammer 12.
Gemäß Fig. 1 arbeitet das Antriebselement 17, das beispielsweise ein Elektromagnet sein kann, nicht, so dass die erste Feder 3 den ersten Ventilkörper 7 geschlossen hält und die zweite Feder 6 den zweiten Ventilkörper 20 öffnet. In diesem Zustand ist die zweite Kammer 12 zur Außenluft bei geringem Druck belüftet.
Gemäß Fig. 2 ist das Antriebselement 17 betätigt und hat das Antriebselement den zweiten Ventilkörper 20 über einen ersten Hub 23 gegen die Wirkung der zweiten Feder 6 so versetzt, dass der zweite Sitz 15 geschlossen ist. Die erste Feder 3 ist ausreichend stark, so dass die Dichtheit des ersten Sitzes 8 und des zweiten Sitzes-15-beibehalten wird. Dieser Zustand entspricht somit einem Regelgleichgewicht, wobei die drei Kammern 22, 12 und 16 isoliert sind.
Gemäß Fig. 3 haben sich unter einer stärkeren Einwirkung des Antriebselementes 17 die beiden Anordnungen, die den zweiten Ventilkörper 20, die zweite Stange 21, den ersten Ventilkörper 7 und die erste Stange 4 umfassen, über einen zweiten Hub 24 versetzt, was zur Öffnung des ersten Sitzes 8 führt, wobei der zweite Sitz 15 unter dem Einfluss der Summe der Kräfte der ersten Feder 3 und der zweiten Feder 6 geschlossen bleibt. In dieser Position kann Fluid unter hohem Druck von der ersten Kammer 22 in die zweite Kammer 12 gehen, so dass der Druck in der letzteren ansteigt.

Claims

1. Dreiwegeventil zum Regeln des Druckes eines Fluides mit einer Anordnung aus zwei Ventilkörpern (7, 20), die axial gestapelt und axial beweglich bezüglich zweier Sitze (8, 15) in einem Körper (1) angeordnet sind, der drei in Reihe angeordnete Kammern (22, 12, 16) aufweist, mit Durchgangsöffnungen (26, 27, 30, 19), die in den Zwischenwänden (28, 29) zwischen der ersten Kammer (22) und der zweiten Kammer (12) und zwischen der zweiten Kammer (12) und der dritten Kammer (16) sowie in den Außenwänden (31, 32) der ersten und der dritten Kammer (22, 12) zu einander ausgerichtet angeordnet sind, und die von einem Antriebselement (17) betätigt werden, das außen am Körper (1) angeordnet ist, mit einer ersten Feder (3), die den ersten Ventilkörper (7) gegen den ersten Sitz (8) beaufschlagt, und einer zweiten Feder (6), die den zweiten Ventilkörper (20) vom zweiten Sitz (15) fernhält, dadurch gekennzeichnet, dass es

- eine erste bewegliche Anordnung mit einem ersten Ventilkörper (7), der axial beweglich in der ersten Kammer (22) so angeordnet ist, dass er mit einem ersten Sitz (8) zusammenarbeitet, der durch die Öffnung (26) zwischen der ersten Kammer (22) und der zweiten Kammer (12) gebildet ist, einer auf einer Seite des ersten Ventilkörpers (7) vorgesehen ersten Stange (4), die gleitend verschiebbar und dicht in der Öffnung (30) der Außenwand (31) der ersten Kammer (22) angeordnet ist, und einer auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten zweiten Stange (21), die durch die zweite Kammer (12) geht und gleitend verschiebbar dicht in der Öffnung (27) der Zwischenwand (29) zwischen der zweiten Kammer (12) und der dritten Kammer (16) angeordnet ist, wobei die erste bewegliche Anordnung axial über ihre gesamte Länge von einem Kanal durchzogen ist, der eine erste Bohrung (5) in der ersten Stange (4) und eine zweite Bohrung (14) in der zweiten Stange (21) umfasst, und wobei letztere wenigstens eine seitliche Öffnung (11) im Bereich der zweiten Kammer (12) aufweist, und

- eine zweite bewegliche Anordnung mit einem zweiten Ventilkörper (20), der axial beweglich in der dritten Kammer (16) so angeordnet ist, dass er mit einem zweiten Sitz (15) zusammenarbeitet, der durch den Ausgang der zweiten Bohrung (14) am freien Ende der zweiten Stange (21) gebildet ist, einer auf einer Seite des zweiten Ventilkörpers (20) angeordneten dritten Stange (33) die mit Spiel vom zweiten Ventilkörper ins Innere der zweiten Bohrung (14) der zweiten Stange (21) an der seitlichen Öffnung (11) der zweiten Stange vorbeiläuft und an ihrem freien Ende einen Kolben (10) trägt, der gleitend verschiebbar dicht in dieser Bohrung angeordnet ist, und einer auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten vierten Stange (34) umfasst, die gleitend verschiebbar in der Durchgangsöffnung (19) in der Außenwand (32) der dritten Kammer (16) angeordnet ist, und

- das Antriebselement (17) durch Druck auf die vierte Stange (34) gegen die Wirkung der beiden Feder (3, 6) einwirkt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (26, 27) in den Zwischenwänden (28, 29) und die Öffnung (30) in der Außenwand (31) der ersten Kammer den gleichen Durchmesser haben.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Kolbens (10) gleich einem Durchmesser der Dichtheit des zweiten Sitzes (15) ist.

4. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilkörper (7) und der zweite Ventilkörper (20) konische Ventilkörper sind.

5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft der ersten Feder (3) größer als die Kraft der zweiten Feder (6) ist und ausreicht, um die beiden Ventilkörper (7, 20) an ihren Sitzen (8, 15) nach einem ersten axialen Hub (23) unter einer ersten Kraft des Antriebselementes (17) geschlossen zu halten.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Feder (3) derart ist, daß die Öffnung des ersten Sitzes (8) nur nach einem zweiten axialen Hub (24) der beiden beweglichen Anordnungen möglich ist, wobei der zweite Sitz (15) durch den zweiten Ventilkörper (20) unter einer zweiten Kraft des Antriebselementes (17) geschlossen ist, die über der Summe der Kräfte der ersten Feder (3) und der zweiten Feder (6) liegt.

7. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtheit der ersten Stange (4) und der zweiten Stange (21) in den Öffnungen (30, 27) durch Dichtungen (2, 13), vorzugsweise torische Dichtungen, gewährleistet ist, die in diesen Öffnungen angeordnet sind.

8. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtheit des Kolbens (10) in der zweiten Bohrung (14) der zweiten Stange (21) durch eine Dichtung (9), vorzugsweise eine torische Dichtung, gewährleistet ist, die in diesem Kolben angeordnet ist.

9. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Feder eine Kompressionsfeder (3) ist, die zwischen der Außenwand (31) der ersten Kammer (22) und einer Schulter (35) der ersten Stange (4) angeordnet ist.

10. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Feder eine Kompressionsfeder (6) ist, die zwischen dem Kolben (10) und einer Schulter (36) zwischen der ersten Bohrung (5) und der zweiten Bohrung (14) angeordnet ist.