Hochdruck-Schieberventil für grosse Durchflussmengen Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Schie berventil zur Öffnung und Schliessung eines Durch lasses für ein unter sehr hohem Druck (Grössen- ordnung 100-300 atü) stehendes Arbeitsmedium, wobei als Schieber ein in einem Zylinder ver schiebbarer Kolben mit eingelegtem O-Ring als. Dichtungselement dient.
Es hat sich gezeigt, dass der artige O-Ringe, die einen kreisförmigen Querschnitt haben und aus gummielastischem Material bestehen, auch bei höchsten Drücken des Arbeitsmediums eine absolute Durchfluss-Sperrung zu sichern vermögen.
Hingegen wird dieser O-Ring beim Übergang über die Abschlusskante der Zylinderausnehmung, die an die eine Seite des zu öffnenden oder zu schliessenden Mediumdurchlasses angeschlossen ist, also in der Be wegungsphase, in welcher der Durchlassquerschnitt sich zu öffnen bzw. zu schliessen beginnt, unter Wir kung der durch den engen Durchlass-Spalt extrem raschen Mediumsströmung aus seinem Sitz gerissen.
Dieser Übelstand kann dadurch vermieden wer den, dass der Kolben über die O-Ring-Dichtung hin aus gegen den Zylinderraum in solchem Masse ver längert ist, dass durch das Zusammenwirken dieser Kolbenverlängerung mit der Zylinderwandung nach dem Austreten der O-Ring-Dichtung bzw.
vor ihrem Eintreten eine den Durchfluss nennenswerter Mengen von Druck-Medium hindernde Abschliessung auf rechterhalten wird bzw. bereits bewirkt wird, der art, dass der Medium-Durchfluss nur frei ist, wenn der im Kolben eingelegte Dichtungsring von der Grenzkante der dichtenden Zylinderwandung eine vorbestimmte Minimaldistanz hat.
Damit wird erreicht, dass beim Einsetzen der Durchlass-Strömung bzw. bei deren Abschliessung der dichtende O-Ring nicht im Bereich der hohen Strömungsgeschwindigkeit liegt und damit auch nicht davon beeinflusst werden kann.
Zur Veranschaulichung dieser Wirkung dienen die Fig. 1-3 der Zeichnung und ein in den Fig. 4 und 5 in zwei Arbeitsphasen dargestelltes Ausführungs- beispiel der Erfindung. In den Fig. 1-3 ist in drei Phasen eine derartige Schieberventilanordnung sche matisch dargestellt, wobei die Teile nur ausschnitt weise gezeichnet sind.
In diesen Fig. 1-3 sind je mit 1 ein Kolben und mit 2 ein Zylinder bezeichnet, in welchem der Kolben 1 axial verschiebbar ist. In der Stellung nach Fig. 1 ist ein Raum P, der mit der Hochdruckseite einer Pumpe in Verbindung steht, durch den Kolben 1 und die in einer Umfangsnut dieses Kolbens eingelegte O-Ringdichtung D vollständig dicht von einem Raum R abgetrennt, der mit der Saugseite der Pumpe in Verbindung steht.
In der Stellung nach Fig.2 ist der dichtende O-Ring D bereits über die Grenzkante G zwischen dem Raum P und der dichtenden Zylinderwandung durchgetreten. Es können aber noch keine nennens werten Mengen von Medium aus dem Druckraum P in den Saugraum R durchfliessen, weil der Kolben 1 auf der betreffenden Seite der O-Ring-Dichtung D in solchem Mass verlängert ist, dass der bestehende enge Zylinderspalt zwischen Kolben und Zylinder wandung infolge seiner relativ grossen Länge noch eine wirksame, wenn auch nicht ganz dichte Absper rung bewirkt.
Erst wenn gemäss Fig. 3 der Dich tungsring D von der Grenzkante G mindestens um die Strecke d entfernt ist, beginnt sich der Durchlass vom Raum P zum Raum R zu öffnen. Die dabei ein, setzende extrem hohe Mediumsströmung vermag aber den Dichtungsring D nicht zu beeinflussen. Durch weitere Rechtsverschiebung des Kolbens 1 aus der Übergangslage nach Fig. 3 wird der Durchgang für das Druckmedium vollständig frei. Bei der Schliessbewegung des Kolbens 1 nach links wird der Durchgang für das Medium ebenfalls praktisch voll ständig gesperrt, wenn sich der Dichtungsring D der Grenzkante G auf die Distanz d genähert hat.
Auch der Raum R kann an die Druckseite ange schlossen werden, so dass der Raum P Niederdruck raum wird und die Strömungsrichtung umgekehrt wird.
Gemäss den Fig. 4 und 5 enthält ein zylindrischer Kolben 1 eine beidseitig durch Zapfen 10 verschlos sene Axialbohrung 11, die über Fenster<B>111</B> bzw. 112 von aussen her zugänglich ist.
Die Innenwandung des Zylinderkörpers 20 ent hält eine breite Ringnut 21, die mit dem Druckstut zen P eines hydraulischen oder pneumatischen Sy stems verbunden ist und eine weitere breite Ringnut 22, die mit dem Saugstutzen R des Systems verbun den ist. Als Dichtungselemente dienen O-Ring-Dich- tungen 201 und 202 in der Zylinderwand und die im Kolben 1 eingesetzte O-Ringe 101 als eigentliche Absperrdichtung, entsprechend D in den Fig. 1-3 und 102. Man erkennt aus den Fig. 1, 2 und 3 die in bezug auf die Fig. l-3 erläuterte Verlängerung des Kolbens 1.
Zur Betätigung des Schieberventils dient ein Ser- vokolben 3 in einer Hilfsbohrung 4, die über Kanäle 41, 42 mit den beiden Enden des Zylinderraumes, in welchem sich der Kolben 1 befindet, einen Kanal 40 mit dem Druckstutzen P und Kanäle 43, 44 mit der Saugleitung R verbunden ist.
Der Servokolben 3 steht unter Wirkung einer Vorspannfeder 30, gegen deren Kraft er durch ein Elektromagnetsystem 5 in die Stellung nach Fig. 5 gezogen werden kann, wodurch der Schieberkolben 1 aus der Schliess-Stellung nach Fig. 4 in die Offenstel- lung nach Fig. 5 getrieben wird.
High-pressure slide valve for large flow rates The subject of the present invention is a slide valve for opening and closing a passage for a working medium under very high pressure (of the order of 100-300 atmospheres), the slide being a piston that can be moved in a cylinder with an inserted O-ring as. Sealing element is used.
It has been shown that such O-rings, which have a circular cross-section and are made of rubber-elastic material, are able to ensure an absolute flow blockage even at the highest pressures of the working medium.
On the other hand, this O-ring becomes under We at the transition over the end edge of the cylinder recess, which is connected to one side of the medium passage to be opened or closed, i.e. in the movement phase in which the passage cross-section begins to open or close due to the extremely rapid flow of medium through the narrow passage gap.
This inconvenience can be avoided in that the piston is lengthened towards the cylinder chamber via the O-ring seal to such an extent that the interaction of this piston extension with the cylinder wall after the O-ring seal or
before it occurs, a seal that prevents the flow of appreciable amounts of pressure medium is maintained or is already effected, such that the medium flow is only free when the sealing ring inserted in the piston is a predetermined minimum distance from the boundary edge of the sealing cylinder wall Has.
This ensures that when the flow begins or when it is closed, the sealing O-ring is not in the range of the high flow velocity and therefore cannot be influenced by it.
To illustrate this effect, FIGS. 1-3 of the drawing and an exemplary embodiment of the invention shown in FIGS. 4 and 5 in two working phases are used. 1-3, such a slide valve assembly is shown cally in three phases, the parts are only drawn as excerpts.
In these FIGS. 1-3, 1 denotes a piston and 2 denotes a cylinder in which the piston 1 is axially displaceable. In the position according to FIG. 1, a space P, which is in communication with the high pressure side of a pump, is completely sealed off from a space R, which is connected to the suction side, by the piston 1 and the O-ring seal D inserted in a circumferential groove of this piston the pump is in communication.
In the position according to FIG. 2, the sealing O-ring D has already passed through the boundary edge G between the space P and the sealing cylinder wall. However, no significant amounts of medium can flow from the pressure chamber P into the suction chamber R because the piston 1 on the relevant side of the O-ring seal D is lengthened to such an extent that the existing narrow cylinder gap between the piston and cylinder Due to its relatively long length, the wall still provides an effective, albeit not completely tight, barrier.
Only when, according to FIG. 3, the sealing ring D is removed from the boundary edge G at least by the distance d, the passage from the space P to the space R begins to open. The extremely high medium flow that sets in is not able to influence the sealing ring D. By further shifting the piston 1 to the right from the transition position according to FIG. 3, the passage for the pressure medium is completely free. When the piston 1 closes to the left, the passage for the medium is also practically completely blocked when the sealing ring D has approached the boundary edge G at the distance d.
Space R can also be connected to the pressure side, so that space P becomes low-pressure space and the direction of flow is reversed.
According to FIGS. 4 and 5, a cylindrical piston 1 contains an axial bore 11 closed on both sides by pins 10, which is accessible from the outside via windows 111 and 112, respectively.
The inner wall of the cylinder body 20 ent holds a wide annular groove 21 which is connected to the Druckstut zen P of a hydraulic or pneumatic Sy stems and another wide annular groove 22 which is verbun with the suction port R of the system. The sealing elements used are O-ring seals 201 and 202 in the cylinder wall and the O-rings 101 inserted in piston 1 as the actual shut-off seal, corresponding to D in FIGS. 1-3 and 102. It can be seen from FIGS. 2 and 3 the extension of the piston 1 explained with reference to FIGS.
A servo piston 3 in an auxiliary bore 4 is used to operate the slide valve, which via channels 41, 42 with the two ends of the cylinder space in which the piston 1 is located, a channel 40 with the pressure port P and channels 43, 44 with the Suction line R is connected.
The servo piston 3 is under the action of a biasing spring 30, against the force of which it can be pulled into the position according to FIG. 5 by an electromagnetic system 5, whereby the slide piston 1 from the closed position according to FIG. 4 into the open position according to FIG. 5 is driven.