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@ BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES PATENTAMT

00

® vrfenlegungssch

DE 4232586 A1

@

Aktenzeichen:

@

Anmeldetag:

@)

Offenlegungstag:

P42 32586.2 23. 9.92 24. 3.94

(5?) Int,C1.5:

G 05 D 16/20 F15B

13/044

F15B

13/042

F15B

13/02

F15B

3/00

//

B60T

15/18,15/52

00 LO CM CO

LU o

@

^Anmelder:

Mannesman!!

AG,

40213Diisseldorf,

DE

@

^Vertreter:

Meissner, P., Dipl.-lng.;Presting/H., Dipl.-lng.

Pat.-Anwalte, 14199Berlin

@

^Erfinder:

Gottiing, Helmut, Dipi.-tng.,3004 Isernhagen, DE;

Moller, Rudolf, Dipl.-lng.,3007Gehrden, DE;

Scharnowski, Gerhard, Dipl.-lng.,3007 Gehrden,

DE

Prufungsantrag

gem.

§ 44 PatG ist gestellt

@

Relaisventil fCirfluidische

Median

^)

^Ein Reiaisventil fur fluidische Medien ist mittels zwei nebeneinanderliegender Relaiskolben _{{3, 4)} gebildet, zwi- schen denen eineArbeitskammer(6)gebildet ist,sodaSein EinlaGventil (12) auf einer Eirtlafiseite (16a) und ein Ausla&- ventil (13) auf einer AuslaBseite (16b) entsteht. An die jeweiligen Kplbenflachen (3b,4b) isteineSteuerleitung (17) gefuhrt, so daB der Arbeitsdruck in der Arbeitskammer (6)

im Gleichgewicht mit

dem

Steuerdruckinder Steuerleitung (17) steht.

Um

^eine genauere Regetbarkeitdes Druckes ^beiderartigen Relaisventilen 2u erzielen, wird vorgeschlagen, daC ein Druckregelventii mittels der Arbeitskammer (6) zugeordne- tem Drucksensor (19) und mittels einer

dem

Drucksensor (19) schaltungstechnisch einschlieQenden Ruckkopplungs- _ ^{schaltung (20) fiireinan die} Steuerleitung (17) angeschlos-

senes Vorsteuermagnetventil (21) gebildet ist.

CO 00

ir>

CM CO CM LU o

Die folgenden

Angaben

sind

den vom Anmelder

eingereichten Unterlagen

entnommen

CUNDESCRSJCKEP.E! S4 4GG OU/^S-J

DE 42 32 586 Al

1

2

Beschreibung

Es istbekannt, ein Relaisventil fur fluidische

Medien

mil durch einen Steuerdruck beaufschlagbare, neben- einanderiiegende oder Qbereinander angeordnete Re- ₅ laiskolbenzu bilden,zwischen denen eineArbeitskam-

mer

angeordnetist,wobei an derEinlaBseite einem er- stenGehauseanschluBeine

Vorratskammer

undeinEin- laBventilmiteinemfederkraftbeaufschlagten Relaiskol- ben und an einer AuslaBseite einem zweiten Gehause- ₁₀ anschluB ein federkraftbeaufschlagter weiterer Relais-

kolben zugeordnetistDie anden Relaiskolben angrei- fenden Federkrafte wirken in entgegengesetzter Rich- tung.Es sindjeweils zweiRelaiskolben aneine Steuer- leitung angeschlossen,unddie Ventilsitze sindeinander 15

abgewandt

arigeordneL Derartigen Relaisventilen ist

dieAufgabeubertragen,dieAnsprech- undSchwellzeit.

beispielsweise fiir einen pneumatisch gesteuerten Brems- oder Schaltvorgang durch schneUes Beluften der Betatigungsorganezuverkiirzen. Diesbeziiglicher- 20 fullt das bekannteRelaisventil die Aufgabe, ein Relais- ventilder eingangs genanntenArtzuschaffen, beiwel-

chem

mit einfachen Mittelnundbei

kompaktem

Aufbau das Schaltverhaltenverbessertwird

(DE-PS

28 09554).

Dabei sind allerdings erhebliche Mittel fur die Ein- 25 steuerung des Steuerdrucks, d. h. meist entfernt ange- ordnete Einrichtungsteileerforderlich,dieeinerseits die

Kompaktheit des Vemilgehauses storen und anderer- seiis unterAufbietungvonerheblichen Energiemengen

den

Steuerdruck erzeugen. Es ist jedoch erforderlich, 30

den Arbeitsdruckund denSteuerdruckgenauerais bis-

her aufeinanderabzustimmen.

Der

imAnspruch 1 angegebenen Erfindungliegtdas

Problem

zugrunde,ein Relaisventilmiteiner uberlager- ten Druckregelung zuschaffen. ₃₅

Diemitder Erfindungerzielten Vorteilebestehenins-

besondere darin,daB ein solches Relaisventil

nunmehr

in elektropneumatische Anlagen mit

Mengen-

und Druckregelventilen integriert

werden

kann,daB durch die Erganzungmit einer Vorsteuerstufeunddie zusatz- 40 liche Druckregelelektronik mit Drucksensorierung in

derArbeitsleitungeinnach

dem

Sitzprinziparbeitendes 3/3-WegeventiI groBer Nennweite zu einem elektro- pneumatischen Druckregelventil umgestaltet wird. Es

ist daher

nunmehr

moglich, ein Relaisventil mit relativ 45

grober pneumatischer Ansteuerung und einer groBen Hysteresebei groBerNennweite zu einem feinfiihligen elektropneumatischen Druckregelventil umzurusten.

WeitereVorteilebestehenineinerwesentlichen Ver- kiirzung der Entwicklungszeit eines elektropneumati- ₅₀ schenDruckregelventilsgroBerNennweite durch Ruck-

griffaufeinbestehendes, ansichungeregeltesVentil.

Die Eigenschaften der bestehenden Relaisventile

werden

hierbei erheblich verbessert.

So

wirddurchdie elektrischeRegelungdasGeratschnellerundgenauer. 55

DieVorteilederelektrischenFernverstellungvonei-

ner Schaltwarte aus und dieAnzeigederaktuellenAr- ^. beitsleitungsdrucke bildenweitereVorteile.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindungist im

Anspruch

2 angegeben. Die Weiterbildung nach An- eo

spruch 2 sieht vor, daB dieden Drucksensor einschlie-

Bende

Riickkopplungsschaltungauf einer SeitedesVen- tilgehauses und dasVorsteuermagnetventil auf derge- genOberliegendenSeite angeordnetsind. Dadurch wird trotz derUmgestaltungdes Relaiventils in ein elektro- ₆₅ pneumatischesDruckventileinebemerkenswerte

Kom-

paktheitdesGerateserzielt.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht

darin, daB die langs des Ventilgehauses verlaufende Steuerleitungiibereine

Querbohrung

mit

dem

Vorsteu- ermagnetventil verbunden ist Hierdurch wird derEin- satzdesRelaisventilsinsog. Ventilbatterien ermoglicht, ohne zusatzlichen

Raum

zu beanspruchen oderaufdie bestehenden Raumverhaltnisse RUcksichtzunehmen.

Eine andereVerbesserungder Erfindungbesteht dar-

in, daB derauf einer Platineder elektronischen Riick- kopplungsschaltung angeordnete Drucksensor mit ei-

nem

Schaft und einer Dichtung durch eine Gehause-

wandung

im Bereich der Arbeitskammer hindurchge- fuhrt ist und in die Arbeitskammer hineinragt

Der

Drucksensor kann daher unmittelbar aufder Elektro- nikplatine angeordnet sein,

wodurch

zusatzUch

Raum

fiir die Bildung samtlicher Organe eines Druckventils erspart wird.

Nach

weiteren

Merkmalen

der Erfindungistvorgese- hen,daBein3/3

-Wege

ventildurch

Abstimmung

derFe- derkrafteundKolbenflachen _{auf einen}vorherbestimm- ten Druckbereich einstellbar ist Diese

MaBnahme

un- terstiitztvoralien DingendieSchaffung groBererelek- tropneumatischerDruckregelventile.

SchlieBlich bestehteineAusgestaltung der Erfindung darin,daBein Druckregelventil groBer Nennweite, d.h.

groBer7

mm

Durchmesser,gebildetist

Ein Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnungdargestelltundwird im folgenden naher be- schrieben.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen LSngs- querschnittdurch dasRelaisventil.

Das Relaisventil fur fluidische Medien, wie Druckluft und hydraulische Flussigkeiten, weist einen ersten

Ge-

hauseteil 1 und einen zweiten dicht verbundenen

Ge-

hauseteil 2 auf. Beide Gehauseteile 1 und 2 sind zu ei-

nem

Ventiigehause 2adurch Verschraubungen verbun- den. In

dem

Ventiigehause 2a liegen nebeneinander oder ubereinander ein erster Relaiskolben 3 und ein zweiter Relaiskolben _4, und zwischen diesen ist eine Arbeitskammer6angeordnet

Der

erste Relaiskolben3 undder zwcite Relaiskolben 4sind jeweils mittels zen- trisch in Koibenschaften 3a und 4a befestigten und im ersten Gehauseteil 1 leicht gleitend gefiihrten Fuh- rungsbolzenS schiebegelagert

Am

Ventiigehause 2asindsodanneinVerbraucheran- schluB 7 und gegeniiberliegend ein Druckquellenan- schluB8in

Form

von

Gewindebohrungen

mit Dichtsitz vorgesehen. Unterhalb des Verbraucheranschlusses 7 befindetsicheinEntliiftungsanschluB_9.

Innerhalb des Ventilgehauses 2a sind mittelsdes er- stenRelaiskolbens3 ein erstergehausefester Ventilsitz 10und mittelsdes zweiten Relaiskolbens 4ein zweiter gehausefesterVentilsitz 11gebildet

Somitbesteht rechts ein EinlaBventil 12undlinks ein AusIaBventil 13. Hierbei ist der erste Relaiskolben 3 mittelseiner ersten Feder 14und der zweite Relaiskol- ben 4mittelseinerzweiten Feder15gegen denjeweili-

genVentilsitzvorgespannt

Aus dem

Relaisventil normaler Bauart entsteht ein DruckregelventilmittelsderArbeitskammer 6zugeord- netem Drucksensor 19und mittelseinerden Drucksen- sor 19 schaltungstechnisch einschlieBenden Ruckkopp- lungsschaltung 20 (bekannter Bauart) fur ein an eine Steuerleitung 17angeschlossenesVorsteuermagnetven-

til 21. Fur das Vorsteuermagnetventil 21 ist die unten parallelzu der Unterseite verlaufende Steuerleitung 17 angebracht Die den Drucksensor 19 einschlieBende Riickkopplungsschaltung 20, die pulsbreitenmoduUerte Steuersignale aufden Elektromagnetendes Vorsteuer-

4

;iauFei

E 42 32 586 Al

magnetventils21 ubertragt,istdabeiauf einer Ventilge- hSuseseite22 des Ventiigehauses 2aunddas Vorsteuer- magnetventil21 aufder gegenuberliegenden ^Ventilge- hauseseite23,d.h.oben undunten wiegezeichnet,ange- bracht.

Dielangsdes Ventiigehauses 2averlaufende Steuer- ieitung 17 istuber eine extrem kurze Querbohrung 24 mit

dem

Vorsteuermagnetventil21verbunden.

Auf einer Platine 25» die die elektrische Ruckkopp- lungsschaltung20tragt, istder Drucksensor ^19vorteil- hafterweise derartintegriert, daB er mit seinem Schaft 18a die Platine 25durchstoBend und mit einem Dicht- ring26 abgedichtetdurciieine

Gehausewandung

2b im Bereich derArbeitskammer6 hindurchgefuhrtundragt mitseinem FQhlerindieArbeitskammer6hinein.

Ein 3/3-Wegeventil entsteht durch

Abstimmung

der Federkrafte der ersten und zweiten Federn 14 und 15 und der

GroQe

der Kolbenflachen 3b und 4b, die auf einenvorherbestimmten Druckbereicheinstellbar sind.

Die Relaiskolben3 und4 sind miteiner Kolbendich- tung 18 versehen und derSchaft 19ades Drucksensors 19mitderDichtung26.

Aufeiner EinlaBseite 16a sindneben

dem

Druckquel- lenanschluB 8ebenso keine weiterenOrgane vorhanden wie auf einer AuslaBseite 16b. Diese Bauweise eignet sich besonders fiir ein 3/3-Wegeventil der geregelten elektropneumatischen DruckbauartmiteinerNennwei-

te,diegroBerals7

mm

Durchmesserbetragt.

Die Funktion desRelaisventilsistfolgende:

DurchBeaufschlagung des Relaiskolbens 4 an seiner Kolbenflache 4b miteinem

Druckmedium

wirdder Re- laiskolben.4gegendie (Craftder zweitenFeder15 ange- hoben, so daB iibereinen Ring27 die zweite Feder 15 zusammengedriicktwird und somit das EinlaBventil 12 offnet.

Der

in einer Vorratskammer 6a anstehende

Druckder

DruckqueileFvlaBtdas

Druckmedium

durch dieArbeitskammer6unddurchdieArbeitsleitung

A

zu einem Verbraucher stromen, bis dieser Arbeitsdruck entsprechend

dem

elektrischvorgegebenenSoliwertals Istwert

am

Drucksensoransteht.

Wenn

Soil-undIstwert iibereinstimmen, wird das EinlaBventil 12 geschlossen durch Verringerung des Steuerdruckes. Bei einem zu vermeidenden Oberfulten der Arbeitsleitung

A

offnet das AuslaBventil 13 ebenfalls bis Soil- und Istdruck gleich groB sind. In diesem Fall stromt uberschiissige Druckluft durch den EntluftungsanschluB _{g, d.}h. durch dieLeitung

R

ab.

Bezugszeichenliste

1ersterGehauseteil 2zwetter Gehauseteil 2a Ventilgehause 2b

Gehausewandung

3ersterRelaiskolben 3a Koibenschaft 3bKolbenflache 4zweiter Relaiskolben 4a Koibenschaft 4bKolbenflache 5Fiihrungsbolzen 6Arbeitskammer 6aVorratskammer 7VerbraucheranschluB 8 DruckquellenanschluB 9 EntluftungsanschluB

10ersterVentilsitz.gehausefest

11 zweiterVentilsitz,gehausefest

12EinlaBventil 13 AuslaBventil I4ersteFeder 15zweiteFeder

5 16a EinlaBseite 16bAuslaBseite t7Steuerleitung 18Koibendichtung 19Drucksensor

10 19aSchaft

20 Ruckkopplungsschaitung 21Vorsteuermagnetventil 22Ventilgehauseseite

23 gegenuberliegendeVentilgehauseseite 15 24Querbohrung

25Platine 26Dichtung 27 Ring

20 Patentanspriiche

1. Relaisventil fiir fluidische Medien mit durch ei-

nen Steuerdruck beaufschlagbaren Relaiskolben, zwischen denen eine Arbeitskammer angeordnet

25 ^ist,wobeian einer EinlaBseiteeinemersten

Gehau-

seanschluBeineVorratskammer undeinEinlaBven-

til mit einem federkraftbeaufschlagten Relaiskol- ben und an einer AuslaBseite einem zweiten

Ge-

hauseanschluB ein federkraftbeaufschlagter weite- 30 rerRelaiskolben zugeordnetistunddieFederkraf-

te inentgegengesetzterRichtungverlaufen undJe- wells zwei Relaiskolben an eine Steuerleitung an- geschlossen sind unddie Ventilsitzefiir die Relais- kolben einander abgewandt angeordnet sind, da-

35 durch gekennzeichnet, daB ein Druckregelventil groBer Nennweite mittels der Arbeitskammer (6)

zugeordnetem Drucksensor (19) und mittels einer im Drucksensor(19)schaltungstechnisch einschlie-

BendenRuckkopplungsschaitung(20) fureinandie 40 Steuerleitung ₍₁₇₎ angeschlossenes Vorsteuerma-

gnetventil(21)gebildetist.

2. Relaisventil nach Anspruch 1,dadurch gekenn- zeichnet, daB die den Drucksensor (19) einschlie-

BendeRiickkopplungsschahung(20)auf einer Seite 45 (22)desVentiigehauses(2a)und dasVorsteuerma- gnetventil (21) auf der gegenuberliegenden Seite (23)desVentiigehauses(2a)angeordnetsind.

3.Relaisventilnach einemderAnspruche 1 oder2,

dadurch gekennzeichnet,daB die langsdes Ventil- 50 gehauses (2a) verlaufende Steuerleitung (17) iiber eineQuerbohrung(24) mit

dem

Vorsteuermagnet-

ventil (21)verbunden^ist.

4. Relaisventil nach einem der Anspruche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,dafl derauf einer Platine 55 (25)der elektrischen Ruckkopplungsschaitung ₍₂₀₎ angeordnete Drucksensor ₍₁₉₎ mit einem Schaft (19a)undeinerDichtung(26)durch eineGehause-

wandung

(2b) im Bereich der Arbeitskammer (6) hindurchgefuhrt ist und in die Arbeitskammer (6) 60 hineinragt.

5. Relaisventil nach einem der Anspruche ¹ bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daB ein 3/3-Wegeventil durch

Abstimmung

der FederkrafteundKolbenfla- chen(3b,4b)auf einenvorherbestimmtenDruckbe-

65 reichgebildetist.

6. Relaisventil nach einem der Anspruche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,daB ein Druckregelventil groBerNennweite,d. h.groBer7

mm

Durchmesser,

DE 42 32 586 Al

5

gebildetist

Hierzu 1Seite(n)Zeichnungen

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ZEICHNUNGEN

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Nu^H: DE

42 32 586

A1

Int.cT^

G05D

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Offenlegungstag: 24.Marz1994

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