DE9107562U1

DE9107562U1 - Proportional valve

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Publication number: DE9107562U1
Application number: DE9107562U
Authority: DE
Original assignee: Ross Europa GmbH
Current assignee: Ross Europa GmbH
Priority date: 1991-06-19
Filing date: 1991-06-19
Publication date: 1991-09-12
Anticipated expiration: 2001-06-20

Description

PROPORTIONALVENTILPROPORTIONAL VALVE

Die Erfindung betrifft ein Proportionalventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a proportional valve according to the preamble of claim 1.

Proportionalventile werden häufig in Automatisierungsprozessen eingesetzt, in denen ein Fluid hinsichtlich seines Drucks oder seines Durchsatzes geregelt werden soll. Dies wird im allgemeinen dadurch erreicht, daß der Antrieb als proportional arbeitender Elektromagnet ausgebildet ist, der auf das Ventilglied wirkt und somit den Druck oder den Durchsatz des Fluids proportional zur Eingangsspannung des Elektromagneten regelt.Proportional valves are often used in automation processes in which a fluid is to be regulated in terms of its pressure or flow rate. This is generally achieved by designing the drive as a proportionally operating electromagnet that acts on the valve element and thus regulates the pressure or flow rate of the fluid in proportion to the input voltage of the electromagnet.

Ein wünschenswerter Einsatz von Proportionalventilen ist es, die beim Betanken von Fahrzeugen mit bleifreiem Kraftstoff entstehenden agressiven und krebserregenden Kraftstoffdämpfe, insbesondere Benzoldämpfe, proportional zu dem Durchsatz des in der Kraftstoffleitung fließenden Kraftstoffes in einen Tank der Tankanlage zurückzuführen. Hierbei ist ein möglichst präzises Regelverhalten mit einer geringen Hysterese der Regelkennlinie erforderlich, um eine zu große Druckbeaufschlagung des Tanks durch die rückströmenden Kraftstoffdämpfe zu vermeiden. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß ein derartiges Proportionalventil sowohl bei älteren Tankanlagen mit mechanisch arbeitenden Zählwerken wie auch bei modernen Tankanlagen mit elektronisch arbeitenden Zählwerken einsetzbar sein soll. Außerdem muß das Proportionalventil in diesem Anwendungsfall bezüglich der hochexplosiven Benzoldämpfe explosionsgeschützt sein und den schwierigen Einsatzbedingungen in Betankungsanlagen (im unteren, nicht feuchtigkeitsgeschützten Bereich) gerecht werden.A desirable use of proportional valves is to return the aggressive and carcinogenic fuel vapors, especially benzene vapors, that arise when vehicles are refueled with unleaded fuel to a tank in the refueling system in proportion to the throughput of the fuel flowing in the fuel line. This requires the most precise control behavior possible with a low hysteresis of the control characteristic curve in order to avoid excessive pressure being placed on the tank by the returning fuel vapors. A further difficulty is that such a proportional valve must be usable both in older refueling systems with mechanical counters and in modern refueling systems with electronic counters. In addition, the proportional valve in this application must be explosion-proof with regard to the highly explosive benzene vapors and meet the difficult operating conditions in refueling systems (in the lower, non-moisture-proof area).

Es besteht somit ein Bedarf an Proportionalventilen mit präzisem Regelverhalten, die vielseitig und unter erschwerten Außenbedingungen einsetzbar sind.There is therefore a need for proportional valves with precise control behavior that are versatile and can be used under difficult outdoor conditions.

Demgemäß besteht die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, ein Proportionalventil mit hoher Regelgenauigkeit zu schaffen, das vielseitig und unter schwierigen äußeren Bedingungen einsetzbar ist.Accordingly, the object underlying the invention is to create a proportional valve with high control accuracy that is versatile and can be used under difficult external conditions.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.This object is solved by the invention characterized in claim 1.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Doppelkolbenanordnung ergibt sich eine einwandfreie zentrische Führung des Ventilgliedes, so daß auf die beweglichen Teile des Ventils nur sehr geringe exzentrische Kräfte wirken können. Das erfindungsgemäß ausgebildete Proportionalventil hat daher eine Kennlinie mit nur geringer Hysterese. Diese Eigenschaft läßt sich noch durch eine spezielle Dichtung der Kolben im Ventilgehäuse sowie durch eine reibungsarme Ausgestaltung der Führungsflächen der Dichtung verbessern.The double piston arrangement provided according to the invention results in perfect centric guidance of the valve element, so that only very small eccentric forces can act on the moving parts of the valve. The proportional valve designed according to the invention therefore has a characteristic curve with only a small hysteresis. This property can be further improved by a special seal for the pistons in the valve housing and by a low-friction design of the guide surfaces of the seal.

Die im Bereich der Durchtrittsöffnung und der Verbindungsstange vorgesehen Drossel, die vorzugsweise von dem Ring- 5 spalt zwischen der Verbindungsstange und der Innenwand der Durchtrittsöffnung gebildet wird, begrenzt auch bei maximaler Öffnung des Ventils den Strömungsdurchsatz, wodurch zum Beispiel bei Einsatz in einer Kraftstofftankanlage ein Schutz gegen eine zu starke Druckerhöhung im Tank sichergestellt wird.The throttle provided in the area of the passage opening and the connecting rod, which is preferably formed by the annular gap between the connecting rod and the inner wall of the passage opening, limits the flow rate even when the valve is fully open, thus ensuring protection against an excessive increase in pressure in the tank, for example when used in a fuel tank system.

Die Doppelkolbenanordnung eignet sich dazu, über ein Kraftübertragungsglied z.B. in Form eines Stößels mit einem auswechselbar angeordneten Antrieb verbunden zu werden, so daß der Antrieb wahlweise als elektromagnetischer oder mechanischer oder fluidtechnischer Antrieb ausgebildet werden kann.The double piston arrangement is suitable for being connected to an interchangeably arranged drive via a force transmission element, e.g. in the form of a tappet, so that the drive can be designed either as an electromagnetic or mechanical or fluid power drive.

Vorzugsweise sind das Ventilgehäuse und der Antrieb durch einen Zwischenkörper räumlich voneinander getrennt. Dieser Zwischenkörper wirkt als thermische Isolierung zwischen dem Antrieb und dem eigentlichen Ventil. 5Preferably, the valve housing and the actuator are spatially separated from each other by an intermediate body. This intermediate body acts as thermal insulation between the actuator and the actual valve. 5

Das erfindungsgemäß ausgebildete Proportionalventil ist besonders geeignet für einen Einsatz in Kraftstofftankanlagen, bei denen es zum Rückführen von im Fahrzeugtank beim Betanken entstehenden Kraftstoffdämpfen dient.The proportional valve designed according to the invention is particularly suitable for use in fuel tank systems, where it serves to return fuel vapors generated in the vehicle tank during refueling.

Hierdurch ist es möglich, die hochgradig krebserregenden Benzoldämpfe für die Umwelt unschädlich zu machen und sie als Sekundärrohstoff wiederzuverwenden. Darüberhinaus kann das erfindungsgemäß ausgebildete Proportionalventil wahlweise wahlweise mit mechanischen oder elektronisch arbeitenden Zählwerken eingesetzt werden. Hierbei wird es sowohl den an den Explosionsschutz zu stellenden hohen Anforderungen wie auch den schwierigen Einsatzbedingungen in Betankungsanlagen gerecht.This makes it possible to render the highly carcinogenic benzene vapors harmless to the environment and to reuse them as secondary raw materials. In addition, the proportional valve designed according to the invention can be used either with mechanical or electronic counters. In this way, it meets both the high requirements placed on explosion protection and the difficult operating conditions in refueling systems.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigt:An embodiment of the invention is explained with reference to the drawings. It shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Proportionalventil mit einem explosionsgeschützten Elektromagneten;Fig. 1 is a longitudinal section through a proportional valve with an explosion-proof electromagnet;

Fig. 2 eine Seitenansicht auf den unteren Teil des Ventilgehäuses des Proportionalventils nachFig. 2 is a side view of the lower part of the valve housing of the proportional valve according to

Fig. 1;Fig.1;

Fig. 3 die Durchsatzkennlinie des Proportionalventils; Fig. 4 die Magnetkraftkennlinie des Proportionalventils;Fig. 3 the flow rate characteristic of the proportional valve; Fig. 4 the magnetic force characteristic of the proportional valve;

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Fig. 5 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht des Proportionalventils, jedoch mit einem mechanischen Antrieb;Fig. 5 is a view of the proportional valve corresponding to Fig. 1, but with a mechanical drive;

Fig. 6 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht des Proportionalventils nach Anspruch 1, jedoch mit einem fluidtechnischen Antrieb.Fig. 6 is a view of the proportional valve according to claim 1, corresponding to Fig. 1, but with a fluid drive.

Das in den Figuren 1, 5 und 6 gezeigte Proportionalventil besitzt ein Ventilgehäuse 1 mit einer Eintrittsöffnung 2 und einer Austrittsöffnung 3 in Form seitlich beabstandeter Bohrungen, die durch eine senkrecht dazu verlaufende Durchtrittsöffnung 4 mit regelbarem Durchflußquerschnitt verbunden sind. Die Eintritts- und Austrittsöffnung 2, 3 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils mit einem Anschlußgewinde versehen, können jedoch auch für andere Anschlußmöglichkeiten, wie Schnellsteckkupplungen oder dgl. ausgeführt sein.The proportional valve shown in Figures 1, 5 and 6 has a valve housing 1 with an inlet opening 2 and an outlet opening 3 in the form of laterally spaced holes, which are connected by a passage opening 4 running perpendicularly thereto with an adjustable flow cross-section. The inlet and outlet openings 2, 3 are each provided with a connection thread in the embodiment shown, but can also be designed for other connection options, such as quick-connect couplings or the like.

An der Unterseite der Durchtrittsöffnung 4 ist die Bohrungswand der Eintrittsöffnung 2 abgeflacht, um einen die Durchtrittsöffnung 4 umgebenden Ventilsitz 37 zu bilden (vgl. auch Fig. 2). Konzentrisch zur Durchtrittsöffnung 4 sind zwei zylindrische Bohrungen 6 und 7 angeordnet, deren ge-5 meinsame Achse auf den Achsen der die Eintrittsöffnungen 2 und 3 bildenden Bohrungen senkrecht steht und die auf gegenüberliegenden Seiten der Durchtrittsöffnung 4 angeordnet sind. Am äußeren Ende der jeweiligen Bohrung 6, 7 befindet sich je eine ringförmige Ausnehmung 8, 9, in der jeweils ein Dichtelement 10 eingesetzt ist. Jedes der Dichtelemente 10 ist mit zwei Dichtkanten ausgestattet. In den ringförmigen Keil zwischen den beiden Dichtkanten ist zur Verringerung der Reibung ein Gleitmittel ortsunveränderlich eingefügt.On the underside of the passage opening 4, the bore wall of the inlet opening 2 is flattened in order to form a valve seat 37 surrounding the passage opening 4 (see also Fig. 2). Two cylindrical bores 6 and 7 are arranged concentrically to the passage opening 4, the common axis of which is perpendicular to the axes of the bores forming the inlet openings 2 and 3 and which are arranged on opposite sides of the passage opening 4. At the outer end of the respective bore 6, 7 there is an annular recess 8, 9 in each of which a sealing element 10 is inserted. Each of the sealing elements 10 is equipped with two sealing edges. A lubricant is inserted in a fixed position in the annular wedge between the two sealing edges to reduce friction.

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In den beiden Bohrungen 6, 7 ist eine Doppelkolbenanordnung in Form eines unteren Kolbens 11 und eines oberen Kolbens 13 gleitend angeordnet, die durch eine Verbindungsstange 12 miteinander verbunden sind. Die Verbindungsstange 12 ist beispielsweise durch eine Klebverbindung an den Kolben befestigt.A double piston arrangement in the form of a lower piston 11 and an upper piston 13 is slidably arranged in the two bores 6, 7, which are connected to one another by a connecting rod 12. The connecting rod 12 is attached to the piston, for example by an adhesive connection.

Die beiden Kolben 11, 13 sind durch die Dichtungen 10 in ihren Bohrungen 6, 7 strömungmitteldicht geführt. Der untere Kolben 11 erstreckt sich durch das Ventilgehäuse 1 hindurch ins Freie, so daß seine (in Fig. 1) untere Stirnseite der Atmosphäre ausgesetzt ist.The two pistons 11, 13 are guided in a fluid-tight manner by the seals 10 in their bores 6, 7. The lower piston 11 extends through the valve housing 1 into the open air, so that its lower end face (in Fig. 1) is exposed to the atmosphere.

Die entgegengesetzte Stirnseite des Kolbens 11 ist mit einer ringförmigen Ventildichtung 5 versehen, die mit dem Ventilsitz 37 zusammenwirkt. Die Ventildichtung 5 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem elastischen Kunststoff-Dichtring, der mittels einer metallischen Scheibe an der zugehörigen Stirnseite des Kolbens 11 befestigt ist. Das Ventilgehäuse 1 besteht aus einem härteren Material als der elastische Dichtring der Ventildichtung 5, so daß die Ventildichtung 5 mit dem am Ventilgehäuse 1 gebildeten Ventilsitz 37 zum Verschließen der Durchtrittsöffnung 4 optimal zusammenwirken kann.The opposite end face of the piston 11 is provided with an annular valve seal 5, which interacts with the valve seat 37. In the embodiment shown, the valve seal 5 consists of an elastic plastic sealing ring, which is attached to the corresponding end face of the piston 11 by means of a metal disk. The valve housing 1 consists of a harder material than the elastic sealing ring of the valve seal 5, so that the valve seal 5 can interact optimally with the valve seat 37 formed on the valve housing 1 to close the passage opening 4.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, ist die Verbindungsstange 12 in ihrem an den Kolben 11 angrenzenden Bereich mit einer konusförmigen Dichtfläche versehen, die mit einer entsprechend konisch ausgebildeten Dichtfläche im unteren Teil der Durchtrittsöffnung 4 zusammenwirkt. Wenn die von den Kolben 11, 13 gebildete Doppelkolbenanordnung aus der in Fig. 1 gezeigten Öffnungsstellung nach oben in ihre Schließstellung bewegt wird, wird die Durchtrittsöffnung 4 einerseits durch die Anlage der Dichtung 5 am Ventilsitz 37 und andererseits durch Anlage der Dichtflächen der Verbindungsstange 12 undAs can be seen in Fig. 1, the connecting rod 12 is provided with a conical sealing surface in its area adjacent to the piston 11, which interacts with a correspondingly conical sealing surface in the lower part of the passage opening 4. When the double piston arrangement formed by the pistons 11, 13 is moved upwards from the open position shown in Fig. 1 into its closed position, the passage opening 4 is sealed on the one hand by the seal 5 resting on the valve seat 37 and on the other hand by the sealing surfaces of the connecting rod 12 and

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der Durchtrittsöffnung verschlossen. Durch die in Reihe geschaltete zweifache Abdichtung ergibt sich somit eine hohe Sicherheit hinsichtlich der Schließwirkung des Proportionalventils. the passage opening is closed. The double seal connected in series thus results in a high level of security with regard to the closing effect of the proportional valve.

Zwischen der Verbindungsstange 12 und der die Verbindungsstange umgebenden Wand der Durchtrittsöffnung 4 ist ein Ringspalt vorgesehen, durch den bei geöffnetem Ventil das zu regelnde Fluid von der Eintrittsöffnung 2 in die Austrittsöffnung 3 strömt. Dieser Ringspalt wird mit hoher Genauigkeit so bemessen, daß er in der maximalen Öffnungsstellung der Doppelkolbenanordnung 11, 13 eine Drossel bildet, die den Durchsatz des Fluids begrenzt.Between the connecting rod 12 and the wall of the passage opening 4 surrounding the connecting rod, an annular gap is provided through which the fluid to be regulated flows from the inlet opening 2 into the outlet opening 3 when the valve is open. This annular gap is dimensioned with high precision so that in the maximum opening position of the double piston arrangement 11, 13 it forms a throttle that limits the throughput of the fluid.

Die als Kolbenführung dienenden Bohrungen 6, 7 sind zur Reibungsverringerung und zur Erhöhung der Lebensdauer des Proportionalventils mit einem reibungsmindernden Oberflächenschutz, z.B. einer chemischen Vernickelung ausgestattet. Stattdessen kann in die Bohrung 6, 7 je eine hülsenförmige reibungsarme Kolbenführung eingesetzt sein. Zusätzlich können auch die Führungsflächen der beiden Kolben 11, 13 einer reibungsmindernden Oberflächenbehandlung unterzogen werden; so können sie z.B. eine chemische Vernickelung mit eingelagertem Polytretafluorethylen (PTFE) aufweisen. Durch diese die Reibung der beweglichen Ventilteile mindernden Maßnahmen ergibt sich eine geringe Hysterese in der Regelkennlinie des Proportionalventils.The bores 6, 7 that serve as piston guides are provided with a friction-reducing surface protection, e.g. chemical nickel plating, to reduce friction and increase the service life of the proportional valve. Instead, a sleeve-shaped low-friction piston guide can be inserted into the bores 6, 7. In addition, the guide surfaces of the two pistons 11, 13 can also be subjected to a friction-reducing surface treatment; for example, they can have chemical nickel plating with embedded polytetrafluoroethylene (PTFE). These measures to reduce the friction of the moving valve parts result in a low hysteresis in the control characteristic of the proportional valve.

Der obere Kolben 13 erstreckt sich durch das Ventilgehäuse hindurch nach oben in das Innere eines Zwischenkörpers 16, der am Ventilgehäuse angebracht ist. Das Innere des Zwischenkörpers 16 ist über Öffnungen 16a mit der Atmosphäre verbunden, so daß die außerhalb des Ventilgehäuses 1 liegende Stirnseite des oberen Kolbens 13, wie die untere Stirnseite des unteren Kolbens 11, Atmosphärendruck ausgesetzt ist. An seiner entgegengesetzten Stirnseite ist derThe upper piston 13 extends upwards through the valve housing into the interior of an intermediate body 16, which is attached to the valve housing. The interior of the intermediate body 16 is connected to the atmosphere via openings 16a, so that the front side of the upper piston 13 lying outside the valve housing 1, like the lower front side of the lower piston 11, is exposed to atmospheric pressure. On its opposite front side, the

obere Kolben 13 dem Druck in der Austrittsöffnung 3 ausgesetzt. Die beiden zylindrisch ausgebildeten Kolben 11, 13 haben den gleichen Durchmesser, so daß ihre mit Strömungsmitteldruck beaufschlagten Stirnseiten denselben Flächeninhalt haben.upper piston 13 is exposed to the pressure in the outlet opening 3. The two cylindrical pistons 11, 13 have the same diameter, so that their front sides subjected to fluid pressure have the same surface area.

Die Doppelkolbenanordnung wird durch ein Rückstellelement in Form einer Feder 15 in Schließrichtung vorgespannt. Die Feder 15 besteht vorzugsweise aus einer Tellerfeder oder Schraubenfeder aus rostfreiem Stahl, die einerseits an der Oberseite des Ventilgehäuses 1 abgestützt ist und andererseits an einem Ringbund 14 des Kolbens 13 angreift, wobei der Zwischenkörper 6 zur Führung und Zentrierung der Feder 15 dient.The double piston arrangement is pre-tensioned in the closing direction by a return element in the form of a spring 15. The spring 15 preferably consists of a disc spring or helical spring made of stainless steel, which is supported on the one hand on the top of the valve housing 1 and on the other hand engages an annular collar 14 of the piston 13, whereby the intermediate body 6 serves to guide and center the spring 15.

Zum Verschieben der Doppelkolbenanordnung ist an der Oberseite des Zwischenkörpers 16 ein Antrieb lösbar angebracht, der über ein Kraftübertragungsglied 18 in Form eines Stößels mit minimalen exzentrischen Kräften auf die Oberseite des Kolbens 13 einwirkt.To move the double piston arrangement, a drive is detachably attached to the top of the intermediate body 16, which acts on the top of the piston 13 via a force transmission member 18 in the form of a tappet with minimal eccentric forces.

In Fig. 1 besteht der Antrieb aus einem Proportional-Elektromagnet 17, während in Fig. 5 ein mechanischer Antrieb und in Fig. 6 ein fluidtechnischer Antrieb vorgesehen ist.In Fig. 1, the drive consists of a proportional electromagnet 17, while in Fig. 5 a mechanical drive and in Fig. 6 a fluid power drive are provided.

Der in Fig. 1 gezeigte Elektromagnet 17 besitzt einen Anker 19 und eine Spule 24, die zum Schutz gegen äußere Einflüsse in einem Magnetgehäuse 22 mit einem Gehäusedeckel 23 untergebracht sind. Die Spule 22 wird hierbei im Magnetgehäuse 22 durch den Gehäusedeckel 23 mit Hilfe eines Distanzstückes 25 gehalten. Um auch im Magnetteil des Proportionalventils eine möglichst geringe Reibung zu erzielen, sind der Stößel 18 und der Anker 19 jeweils in einer Gleitführung 20 bzw. 21 geführt. An das Magnetgehäuse 22 ist zur elektrischen Ver-The electromagnet 17 shown in Fig. 1 has an armature 19 and a coil 24, which are housed in a magnet housing 22 with a housing cover 23 to protect against external influences. The coil 22 is held in the magnet housing 22 by the housing cover 23 with the aid of a spacer 25. In order to achieve the lowest possible friction in the magnet part of the proportional valve, the tappet 18 and the armature 19 are each guided in a sliding guide 20 and 21, respectively. The magnet housing 22 is connected to the electrical connection.

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bindung des Elektromagneten ein Sicherheitsklemmenkasten 26 mit einer entsprechenden Sicherheitskabeleinführung 27 angebracht .A safety terminal box 26 with a corresponding safety cable entry 27 is attached to the connection of the electromagnet.

Zur Erläuterung der Betriebsweise sei angenommen, daß der Elektromagnet 17 stromlos ist, so daß die Doppelkolbenanordnung 11, 13 durch die Feder 15 in ihre Schließstellung gedrückt wird. In der Schließstellung verschließt der als Regelkolben bzw. Verschlußglied dienende untere Kolben 11 die Durchtrittsöffnung 4 über die in Reihe geschaltete doppelte Abdichtung, die einerseits durch Anlage der Dichtung 5 am Ventilsitz 37 und andererseits durch gegenseitige Anlage der konischen Dichtflächen der Verbindungsstange 12 und der Durchtrittsöffnung 4 gebildet wird. Wird nun an den Elektromagneten 17 ein Stromsignal angelegt, so verschiebt der Anker 19 über den Stößel 18 die Doppelkolbenanordnung 11, 13 nach unten in eine Öffnungsstellung (Fig. 1), wobei der Öffnungshub des Kolbens 11 und damit der Durchsatz des durch die Durchtrittsöffnung 4 strömenden Fluids proportional zur Stromstärke des Regelsignals veränderlich ist.To explain the mode of operation, it is assumed that the electromagnet 17 is de-energized, so that the double piston arrangement 11, 13 is pressed into its closed position by the spring 15. In the closed position, the lower piston 11, which serves as a control piston or closure member, closes the passage opening 4 via the double seal connected in series, which is formed on the one hand by the seal 5 resting on the valve seat 37 and on the other hand by the mutual contact of the conical sealing surfaces of the connecting rod 12 and the passage opening 4. If a current signal is now applied to the electromagnet 17, the armature 19 moves the double piston arrangement 11, 13 downwards into an open position (Fig. 1) via the tappet 18, whereby the opening stroke of the piston 11 and thus the throughput of the fluid flowing through the passage opening 4 is variable in proportion to the current strength of the control signal.

Fig. 3 zeigt ein Durchsatzregel-Diagramm, in dem der Durchsatz über der elektrischen Stromstärke des Elektromagneten bzw. über dem Ventilhub der Doppelkolbenanordnung aufgetragen ist. Hierbei stellt die Kurve a den Volumendurchsatz in Abhängigkeit vom Eingangsstrom und die Kurve b den Volumendurchsatz in Abhängigkeit vom Ventilhub. Durch eine Änderung der Durchtrittsöffnung 4 und/oder der Form der Verbindungsstange 12 kann die Durchsatzregelkennlinie bestimmten Erfordernissen angepaßt werden.Fig. 3 shows a flow control diagram in which the flow is plotted against the electric current of the electromagnet or against the valve stroke of the double piston arrangement. Here, curve a represents the volume flow as a function of the input current and curve b represents the volume flow as a function of the valve stroke. By changing the passage opening 4 and/or the shape of the connecting rod 12, the flow control characteristic can be adapted to specific requirements.

Fig. 4 zeigt eine mögliche Magnetkraftkennlinie des Elektromagneten in Abhängigkeit vom Ventilhub und der Stromstärke bei konstanter Spannungsversorgung.Fig. 4 shows a possible magnetic force characteristic curve of the electromagnet depending on the valve stroke and the current strength at a constant voltage supply.

Das beschriebene Proportionalventil kann in einer Betankungsanlage zum Rückführen von Kraftstoffdämpfen eingesetzt werden. Während der Kraftstoff im Außenteil der Kraftstoffleitung (nicht gezeigt) fließt, strömt durch den inneren Teil der Kraftstoffleitung die im Fahrzeugtank entstehenden Kraftstoffdämpfe, insbesondere Benzoldämpfe, zum Tank der Tankanlage zurück. Das Proportionalventil wird hierbei so eingebaut, daß die Eintrittsöffnung 2 mit dem Inneren der Kraftstoffleitung (nicht gezeigt) und die Austrittsöffnung mit dem Tank der Tankanlage verbunden wird. Der Elektromagnet 17 wird dann in Abhängigkeit vom Durchsatz des durch die Kraftstoffleitung fließenden Kraftstoffes geregelt, wobei das Regelsignal vom Kraftstoffmengen-Zählwerk abgeleitet wird. Das Proportionalventil sorgt somit dafür, daß der Durchsatz der in den Kraftstofftank zurückgeführten Kraftstoff dämpfe dem Kraftstoffdurchsatz proportional ist, so daß eine unzulässig hohe Druckbeaufschlagung des Tanks der Tankanlage durch die zurückströmenden Kraftstoffdämpfe vermieden wird. Da ferner der Ringspalt zwischen der Durchtrittsöffnung 4 und der Verbindungsstange 12 als Drossel ausgebildet ist, ist selbst bei maximal geöffnetem Ventil die durch das Ventil fließende Fluidmenge auf einen vorgegebenen Wert, z.B. 40 l/min beschränkbar.The proportional valve described can be used in a refueling system to return fuel vapors. While the fuel flows in the outer part of the fuel line (not shown), the fuel vapors, in particular benzene vapors, that arise in the vehicle tank flow through the inner part of the fuel line back to the tank of the refueling system. The proportional valve is installed in such a way that the inlet opening 2 is connected to the inside of the fuel line (not shown) and the outlet opening is connected to the tank of the refueling system. The electromagnet 17 is then controlled depending on the throughput of the fuel flowing through the fuel line, with the control signal being derived from the fuel quantity counter. The proportional valve thus ensures that the throughput of the fuel vapors returned to the fuel tank is proportional to the fuel throughput, so that an unacceptably high pressure load on the tank of the refueling system due to the returning fuel vapors is avoided. Furthermore, since the annular gap between the passage opening 4 and the connecting rod 12 is designed as a throttle, even when the valve is fully open, the amount of fluid flowing through the valve can be limited to a predetermined value, e.g. 40 l/min.

Wie bereits erwähnt, ist in Fig. 5 das Proportionalventil mit einem mechanischen Antrieb versehen. Das eigentliche Ventil ist identisch wie in Fig. 1 ausgebildet. Der mechanische Antrieb besteht aus einem Nockenantrieb mit einem Nocken 28, der um eine Welle 30 drehbar und durch einen am Nocken lageunveränderlich angebrachten Hebel 29 verstellbar ist. Am Hebel 29 greift im dargestellten Beispiel ein Bowdenzug 31 an, während zum Zurückstellen des Hebels 29 und somit des Nockens 28 eine Zugfeder 36 dient, die zwischen dem Hebel 29 und dem am Gehäuse befestigten Zwischenkörper 32 angebracht ist.As already mentioned, the proportional valve in Fig. 5 is provided with a mechanical drive. The actual valve is designed identically to that in Fig. 1. The mechanical drive consists of a cam drive with a cam 28 that can be rotated about a shaft 30 and can be adjusted by a lever 29 that is fixed to the cam. In the example shown, a Bowden cable 31 engages the lever 29, while a tension spring 36 is used to reset the lever 29 and thus the cam 28, which is mounted between the lever 29 and the intermediate body 32 attached to the housing.

Durch Ändern der Nockenform des Nockens 28 kann das Regelverhalten des Proportionalventils beeinflußt werden. Um auch bei dieser Ausführungsform die Reibung der Antriebseinheit zu minimieren, wird die Welle 30 des Nockenantriebs in Lagern mit guten Gleiteigenschaften gelagert.By changing the cam shape of the cam 28, the control behavior of the proportional valve can be influenced. In order to minimize the friction of the drive unit in this embodiment, the shaft 30 of the cam drive is mounted in bearings with good sliding properties.

In Fig. 6 ist das eigentliche Ventil wieder identisch mit dem in Fig. 1 gezeigten. Der Antrieb ist in diesem Fall als fluidtechnischer Antrieb in Form eines doppelt wirkenden Pneumatikzylinders 33 ausgebildet. Der Pneumatikzylinder 33 ist mit Hilfe eines als Zwischenkörper dienenden Adapters 32 an der Oberseite des Ventilgehäuses 1 befestigt.Die Kolbenstange des Pneumatikzylinders 33 wirkt zentrisch auf ein Kraftübertragungsglied in Form eines Stößels 34, der seinerseits auf die Oberseite des oberen Kolbens der Doppelkolbenanordnung einwirkt. Der Stößel 34 ist zum Zwecke eines Toleranzausgleiches lageveränderlich an der Kolbenstange des Pneumatikzylinders 33 angebracht.In Fig. 6, the actual valve is again identical to that shown in Fig. 1. In this case, the drive is designed as a fluid drive in the form of a double-acting pneumatic cylinder 33. The pneumatic cylinder 33 is attached to the top of the valve housing 1 using an adapter 32 that serves as an intermediate body. The piston rod of the pneumatic cylinder 33 acts centrally on a force transmission element in the form of a tappet 34, which in turn acts on the top of the upper piston of the double-piston arrangement. The tappet 34 is attached to the piston rod of the pneumatic cylinder 33 in a position that can be changed for the purpose of tolerance compensation.

Claims

nclaims

1. Proportional valve with a valve housing that contains a flow path connecting an inlet opening with an outlet opening, and a valve member that is assigned to a passage opening provided in the flow path and is adjustable by a controllable drive against the action of a return element for controllably opening and closing the passage opening, characterized in that the valve member is designed as a linearly displaceable double piston arrangement with two pistons (11, 13) that are slidably guided in aligned bores (6, 7) of the valve housing (1) and are connected to one another by a connecting rod (12) that penetrates the passage opening (4), the flow path in the area of the passage opening (4) and the connecting rod (12) being designed as a throttle that limits the maximum flow rate.

2. Proportional valve according to claim 1, characterized in that the double piston arrangement is connected via a force transmission element (18) to the replaceably arranged drive, which can be designed as an electromagnetic drive (19-24) or mechanical drive (30) or fluid power drive (33).

3. Proportional valve according to claim 2, characterized

characterized in that the valve housing (1) and the drive are spatially separated from one another by an intermediate body (16) which contains the drive connection between the force transmission _member (18) and the double piston arrangement (11, 13) and to which the drive is detachably attached.

4. Proportional valve according to claim 2 or 3, characterized in that the intermediate body (16) is provided with openings (16a) which connect the interior of the intermediate body (16) with the atmosphere.

5. Proportional valve according to one of the preceding claims, characterized in that the two pistons (11, 13) are exposed to the atmosphere on their mutually remote end faces and to the fluid to be controlled on their mutually facing end faces.

6. Proportional valve according to one of the preceding claims, characterized in that the two cylindrical pistons (11, 13) have the same diameter, so that their fluid-loaded surfaces have the same size.

7. Proportional valve according to one of the preceding claims, characterized in that each of the two pistons (11, 13) is sealed with respect to its bore (6, 7) by an elastic or lubricant-containing seal (10).

8. Proportional valve according to one of the preceding claims, characterized in that the double piston arrangement (11, 13) is movable in the closing direction by the restoring force and in the opening direction by the drive, whereby the piston (11) remote from the drive is designed as a closure member for the controllable opening and closing of the passage opening (4).

9. Proportional valve according to one of the preceding claims, characterized in that the restoring force is generated by a spring (15) which is supported on the valve housing (1) and acts on an annular collar (14) of the piston (13) facing the drive.

10. Proportional valve according to one of the preceding claims, characterized in that the inlet and outlet openings (2, 3) are designed as laterally offset bores, the axes of which are perpendicular to the longitudinal axis of the piston arrangement (H, 13) and which are connected to one another by the passage opening (4).

11. Proportional valve according to one of the preceding claims, characterized in that one (11) of the two pistons (11, 13) is provided on its end face facing the passage opening (4) with a valve seal (5) which cooperates with a valve seat (37) surrounding the passage opening (4).

12. Proportional valve according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting rod (12) and the passage opening (4) are each provided with a sealing surface which, in the closed position of the double piston arrangement (11, 13), bear against one another in a sealing manner to close the passage opening (4).

13. Proportional valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve housing (1) is formed in one piece.

14. Proportional valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve housing (1) consists of a hard material.

15. Proportional valve according to one of the preceding claims, characterized in that the guide surfaces of the valve housing (1) and/or the double piston arrangement (11, 13) are provided with a low-friction surface protection .

16. Proportional valve according to one of the preceding claims, characterized by its application for returning fuel vapors arising in a fuel line during refueling to a fuel tank.

17. Proportional valve according to claim 16, characterized in that the inlet opening (2) is connected to the interior of the fuel line carrying the fuel vapors and the outlet opening (3) is connected to the fuel tank and that the drive can be controlled as a function of the throughput of the fuel flowing through the fuel line.