CH686151A5 - Hydraulische oder pneumatische Grotzschaltung. - Google Patents

Description

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Beschreibung

Hydraulische Antriebe, Steuerungen und Regelungen haben in der Automatisierung eine weitreichende Bedeutung erlangt. Viele automatische Produktionsvorgänge sind ohne die Verwendung hydraulischer Komponenten und Anlagen kaum noch denkbar.

In Hydrosystemen kommen oft Elemente zur Anwendung, welche vom Volumenstrom nur in einer Richtung durchflössen werden können. Zu diesen Elementen gehören zum Beispiel die Druckbegrenzungsventile. Sie haben die Aufgabe, den Systemdruck auf eine bestimmte vorgegebene Druckhöhe zu begrenzen. Wird dieser vorgegebe Wert erreicht, so spricht das Druckbegrenzungsventil an und leitet den überschüssigen Volumenstrom vom System zum Behälter zurück. Andere Beispiele sind Druckschaltventile, Druckreduzierventile und Stromventile. Die Druckschaltventile werden im Hauptstrom einer Hydroanlage angeordnet und schalten bei Erreichen des eingestellten Druckes eine weitere Hydroanlage ein oder ab.

Im Gegensatz zum Druckbegrenzungsventil, welches den Eingangsdruck in seiner Höhe vorgibt, be-einflusst das Druckreduzierventil den Ausgangsdruck (Verbraucherdruck). Man kann damit den Druck in einem Teil eines Kreislaufes auf einen niedrigeren Wert als den Systemdruck reduzieren.

Stromventile dienen zur Beeinflussung der Bewegungsgeschwindigkeit von Verbrauchern durch Querschnittsänderung (Verengung oder Erweiterung) des Flüssigkeitsstromes an der Drosselstelle. Man unterscheidet hier zwischen Drosselventilen und Stromregelventilen. Bei Drosselventilen ist der Volumenstrom von der Druckdifferenz an der Drosselstelle abhängig, d.h. eine grössere Druckdifferenz ergibt einen grösseren Volumenstrom. Aufgabe der Stromregelventile ist es, einen eingestellten Volumenstrom unabhängig von Druckschwankungen konstant zu halten.

Das Medium fliesst in Hydrosystemen nicht ausschliesslich in einer Richtung. Es kann zum Verbraucher hinfliessen, aber auch vom Verbraucher zurückfliessen. Ventile, welche nur eine Durchflussrichtung erlauben, eignen sich aber nicht für solche Volumenströme mit wechselnder Fliessrichtung. Man suchte daher nach Vorrichtungen, welche das hin- und zurückfliessende Medium in eine stets gleichbleibende Richtung leiten und dadurch den Einsatz von Ventilen mit nur einer Durchflussrichtung ermöglichen.

Gemäss dem Stand der Technik gibt es Gleichrichterschaltungen, welche dazu fähig sind, in einem Hydrosystem den Volumenstrom in eine Richtung zu lenken. Die Gleichrichterschaltungen werden in der Fachsprache auch Grätzschaltungen genannt. Die bekannten Grätzschaltungen weisen einen Plattenaufbau auf oder sind in Zwischenplattenbauweise gefertigt. Sie umfassen vier einzelne Rückschlagventile, welche in einem Körper eingebaut und in geeigneter Art und Weise miteinander verbunden sind. Da die vier Rückschlagventile nicht in einer Achse liegen (sie liegen normalerweise rechtwinklig zueinander), muss am Körper für jedes der vier Rückschlagventile eine separate Aufnahmebohrung angebracht werden.

Das Verbohren von vier einzelnen Rückschlagventilen ist aber sehr aufwendig, was die Herstellungskosten der bekannten Grätzschaltungen stark verteuert. Im weiteren ist der Platzbedarf der bekannten Grätzschaltungen wegen der rechtwinkligen Anordnung der vier Rückschlagventile relativ gross.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine Grätzschaltung zu schaffen, welche in eine einzige Aufnahmebohrung eingebaut werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss mit Hilfe der Ausbildungsmerkmale nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist eine Grätzschaltung, welche in Patronenbauweise gefertigt ist. Sie verfügt über vier Sperrventile, welche in einer Achse liegen. Die Grätzschaltung kann die Form eines Patronenkörpers aufweisen, welcher in eine definierte Aufnahmebohrung eingebaut wird. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Grätzschaltung direkt in ein Gehäuse einzubauen. Die Erfindung ist unter anderem in den Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Grätzschaltung in der Form eines Patronenkörpers, welcher in eine definierte Aufnahmebohrung eingebaut ist. Die Kolbenseiten sind in der Ventilkammer mit O-Ringen abgedichtet.

Fig. 2 Grätzschaltung in der Form eines Patronenkörpers, welcher in eine definierte Aufnahmebohrung eingebaut ist. Die Kolbenseiten sind nicht abgedichtet.

Fig. 3 Grätzschaltung, welche direkt in ein Gehäuse eingebaut ist. Die Kolbenseiten sind in der Ventilkammer mit O-Ringen abgedichtet.

Fig. 4 Grätzschaltung, welche direkt in ein Gehäuse eingebaut ist. Die Kolbenseiten sind nicht abgedichtet.

Fig. 5 Vereinfachtes Schaltbild der vorgeschlagenen Grätzschaltung

Fig. 6 Ausführliches Schaltbild der vorgeschlagenen Grätzschaltung

Wie bereits erwähnt, umfasst die vorgeschlagene Grätzschaltung 1 vier Sperrventile 2, 3, welche in einer Achse 4 liegen. Die Sperrventile 2, 3 sind in Sitzbauweise ausgeführt. Es sind zwei äussere Sperrventile 3 und zwei innere Sperrventile 2 unterscheidbar. Die Schliesselemente 5 der beiden äusseren Sperrventile 3 sind zylinderförmig. Sie werden im folgenden als Sitzkolben 5 bezeichnet. Die beiden Sitzkolben 5 befinden sich gemeinsam in einer zylinderförmigen Ventilkammer 6, deren Durchmesser geringfügig grösser ist als der Durchmesser der Sitzkolben 5. Die Dichtsitze 7 werden durch die beiden Endbereiche der zylinderförmigen Ventilkammer 6 gebildet. In den Endbereichen verengt sich die Ventilkammer 6. Der Innenraum dieser Endbereiche ist also kegelstumpfförmig. Die beiden Sitzkolben 5 werden durch eine zentrale Feder 8, welche im zentralen Kammerbereich 33 zwischen den beiden inneren Stirnseiten 9 der Sitzkolben 5 angeordnet ist, gegen je einen der Dichtsitze 7 gepresst.

In diesem zentralen Kammerbereich 33 ist neben der Zentralfeder 8 noch ein rohrförmiger Schieber

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34 angeordnet, dessen Aussendurchmesser geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der Ventilkammer 6. Die Länge des Schiebers 34 ist um die Länge des Hubweges der Sitzkolben 5 kürzer als der Abstand zwischen den Sitzkolben 5 in der Grundstellung. Der Schieber 34 begrenzt also den Hubweg der Sitzkolben 5. Die im folgenden beschriebene Ausbildung der Sitzkolben 5 ist in der Anwendungstechnik bereits bekannt: Die Sitzkolben 5 dienen nicht nur als Schliesselemente der äusseren Sperrventile 3, sondern gleichzeitig auch als Gehäuse von je einem der inneren Sperrventile 2.

Die Sitzkolben 5 weisen einen hohlen, zylinderförmigen Innenraum auf. Die Innenräume der beiden Sitzkolben 5 bilden die Ventilkammern 11 von je einem der inneren Sperrventile 2. Die inneren, der Zentralfeder 8 zugewandten Stirnseiten 9 und die äusseren, dem Dichtsitz 7 zugewandten Stirnseiten 14 der Sitzkolben 5, sind durch Stirnwände verschlossen. Die Stirnwand der inneren Stirnseiten 9 eines Sitzkolbens 5 weist in ihrem Zentrum eine zylindrische Bohrung auf, deren Durchmesser etwa zwei Dritteln des Sitzkolbendurchmessers entspricht und deren Längsachse auf der Längsachse 4 der Grätzschaltung 1 liegt. Diese Bohrung bildet den Dichtsitz 10 eines inneren Sperrventils 2. Die Schliesselemente 12 der inneren Sperrventile 2 sind kugelförmig und werden durch Federn 13, welche an den äusseren Stirnwänden Widerhalt finden, gegen die Dichtsitze 10 gedrückt.

Die Stirnwand der äusseren Sitzkolbenstirnseite 14 ist mit einer Durchlassscheibe 62 versehen. Zur Befestigung dieser Durchlassscheibe 62 weist die erwähnte Stirnwand eine zylindrische Bohrung 15 auf, deren Längsachse auf der Längsachse 4 der Grätzschaltung 1 liegt. Ihr Durchmesser ist grösser als der Durchmesser der Bohrung an der inneren Stirnseite 9 des Sitzkolbens 5. Der Durchmesser der Durchlassscheibe 62 entspricht dem Durchmesser der Bohrung 15. Die Durchlassscheibe 62 ist in die Bohrung 15 eingesetzt und wird mit einem Sperring in der Bohrung 15 fixiert.

Es besteht ausserdem die Möglichkeit, anstelle des Einsetzens einer Durchlassscheibe 62, an der Stirnwand der äusseren Sitzkolbenstirnseite 14 mehrere Bohrungen anzubringen.

In der Grundstellung sind die Sperrventile 2, 3 durch Federkraft geschlossen. Die Sitzkolben 5 der äusseren Sperrventile 3 werden durch die Zentralfeder 8 gegen die Dichtsitze 7 gedrückt und dichten so metallisch ab. Die Schliesselemente 12 der äusseren Sperrventile 3 werden durch die Federn 13 gegen die Dichtsitze 10 gedrückt und dichten ebenfalls metallisch ab.

Für die Grätzschaltung 1 ist eine leckfreie und eine nicht leckfreie Ausbildungsart vorgesehen. Bei der leckfreien Ausbildungsart (vgl. Fig. 1 und 3) sind die Sitzkolbenseiten in der Ventilkammer 6 mit je einem O-Ring 16 abgedichtet. Bei der nicht leckfreien Ausbildungsart (vgl. Fig. 2 und 4) fehlen diese O-Ringe. Über das Passungsspiel der Sitzkolben 5 bildet sich im letzteren Fall eine Leckage.

Innen an die Dichtsitze 7 der äusseren Sperrventile 3 anschliessend, weist die Ventilkammer 6 ringförmige Verbreiterungen 17, 18 mit rechteckigem

Querschnitt auf. In diese Ringkammern 17, 18 mündet je eine Bohrung.

Die Grätzschaltung 1 verfügt über vier Anschlüsse 19, 20, 21, 22. Für jeden Anschluss 19, 20, 21, 22 weist das Gehäuse 29, welches die Grätzschaltung 1 umgibt, eine Zuführbohrung 25, 26, 27, 28 auf. Die Zuführbohrungen 25, 26, 27, 28 führen von der Grätzschaltung 1 aus radial zu deren Längsachse 4 nach aussen bis zur Aussenseite des Gehäuses 29.

Die Zuführbohrung 25 des ersten Anschlusses 19 mündet in eine vordere kurze, zylinderförmige Mündungskammer 30, welche an die vordere Ventilkammerstirnseite angrenzt. Die Mündungskammer 30 ist über einem kurzen Verbindungsgang 32 mit der Ventilkammer 6 der äusseren Sperrventile 3 verbunden. In der Grundstellung ist dieser Verbindungsgang 32 durch den Sitzkolben 5 des entsprechenden äusseren Sperrventils 3 geschlossen.

Die Zuführbohrung 26 des zweiten Anschlusses 20 mündet in die vordere Ringkammer 17. Der zweite Anschluss 20 ist in der Grundstellung ebenfalls durch den entsprechenden Sitzkolben 5 geschlossen.

Die Zuführbohrung 27 des dritten Anschlusses 21 mündet direkt in die Ventilkammer 6 der äusseren Sperrventile 3. Die Mündung befindet sich in der Mitte der Ventilkammer 6 im zentralen Kammerbereich 33 zwischen den beiden Sitzkolben 5. Der Schieber 34 ist an der Mündungsstelle mit einer radialen Bohrung 35 versehen.

Die Zuführbohrung 28 des vierten Anschlusses 22 mündet in eine hintere Mündungskammer 31, welche an die hintere Stirnseite der Ventilkammer 6 angrenzt und sich gegen diese hin öffnet. In der Grundstellung ist dieser Anschluss 22 durch den entsprechenden Sitzkolben 5, welcher durch die Zentralfeder 8 in den Dichtsitz 7 gedrückt wird, geschlossen.

Parallel zur Ventilkammer 6 der äusseren Sperrventile 3 verlaufen mehrere Bypass-Bohrungen 24, welche die vordere Ringkammer 17 und die hintere Ringkammer 18 miteinander verbinden. Die Länge dieser Bypass-Bohrungen 24 entspricht etwa der Länge der Ventilkammer 6.

Das Element 36 mit nur einer Durchflussrichtung ist am zweiten und dritten Anschluss 20, 21 angeschlossen. Die Leitung des Hydrosystems, in welche das Element 36 einzufügen ist, ist am ersten und vierten Anschluss 19, 22 angeschlossen. Für die vorgeschlagene Grätzschaltung 1 sind zwei unterschiedliche Ausbildungsarten vorgesehen.

Bei der ersten Ausbildungsart hat die Grätzschaltung 1 die Form eines eigenständigen Patronenkörpers 37, welcher in eine definierte Aufnahmebohrung 48 eingebaut wird (vgl. Fig. 1 und Fig. 2). Der Patronenkörper 37 ist annähernd zylinderförmig. Er lässt sich in einen inneren Abschnitt 38 und einen äusseren Abschnitt 39 gliedern. Der innere Abschnitt 38 befindet sich in der Aufnahmebohrung 48. In ihm ist die Grätzschaltung 1 untergebracht. Der äussere Abschnitt 39 befindet sich ausserhalb der Aufnahmebohrung 48 und auch ausserhalb des Gehäuses 29. Er bildet eine Art Deckel, mit dem die Aufnahmebohrung 48 bei eingebautem Patro5

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nenkörper 37 gegen aussen hin abgeschlossen ist.

Der innere Abschnitt 38 des Patronenkörpers 37 lässt sich in fünf annähernd zylinderförmige Teilabschnitte 43, 44, 45, 46, 47 mit abgestuften Durchmessern gliedern.

Der äusserste Teilabschnitt 43 mit dem grössten Durchmesser bildet eine Art Pfropfen, welcher die Aufnahmebohrung 48 gegen aussen hin ab-schliesst. Er ist an seiner Oberfläche, nahe an deren äusseren Rand, mit einer ringförmigen Nut versehen, in welche ein O-Ring 49 eingefügt ist. Dieser O-Ring dichtet die Aufnahmebohrung 48 gegen die Gehäuseaussenseite hin ab. Der Durchmesser der Aufnahmebohrung 48 im Bereich des äusser-sten Teilabschnittes 43 entspricht dessen Aussen-durchmesser.

Der Durchmesser des zweitäussersten Teilabschnittes 44 ist etwas kleiner als der Durchmesser des äussersten Teilabschnittes 43. Die Aufnahmebohrung 48 verengt sich im Bereich des zweitäussersten Teilabschnittes 44 konisch, wobei ihr Durchmesser über den ganzen Bereich hinweg grösser ist als der Aussendurchmesser des zweitäussersten Teilabschnittes 44. Im Inneren dieses Teilabschnittes 44 ist die vordere Mündungskammer 30 angeordnet.

Der Durchmesser des mittleren Teilabschnittes 45 ist etwas kleiner als der Durchmesser des zweitäussersten Teilabschnittes 44. Er ist an seiner Oberfläche, nahe an deren äusseren Rand, mit einer ringförmigen Erhöhung 50 versehen. Im Bereiche dieser Erhöhung entspricht der Gesamtdurchmesser des mittleren Teilabschnittes 45 dem Durchmesser der Aufnahmebohrung 48. Die ringförmige Erhöhung 50 ist an derjenigen Seite, welcher der Innenwand der Aufnahmebohrung 48 zugewandt ist, mit einer ringförmigen Nut versehen, in welche ein O-Ring 51 eingefügt ist. Dieser O-Ring 51 dichtet denjenigen Bereich der Aufnahmeboh-rung 48, in welchen die Zuführbohrung 25 des ersten Anschlusses 19 mündet, gegenüber demjenigen Bereich der Aufnahmebohrung 48 ab, in welchen die Zuführbohrung 26 des zweiten Anschlusses 20 mündet.

Im Inneren des mittleren Teilabschnittes 45 ist das vordere, äussere Sperrventil 3 mit der vorderen Ringkammer 18 angeordnet.

Der Durchmesser des zweitinnersten Teilabschnittes 46 ist etwas kleiner als der Durchmesser des mittleren Teilabschnittes 45. Der zweitinnerste Teilabschnitt 46 ist, analog zum mittleren Teilabschnitt, an seiner Oberfläche, nahe an deren äusseren Rand, mit einer ringförmigen Erhöhung 52 versehen, welche an ihrer Aussenseite einen O-Ring 53 trägt. Dieser O-Ring dichtet denjenigen Bereich der Aufnahmebohrung 48, in welchen die Zuführbohrung 27 des dritten Anschlusses 21 mündet, gegen denjenigen Bereich der Aufnahmebohrung 48 ab, in welchen die Zuführbohrung 26 des zweiten Anschlusses 20 mündet. Im Inneren des zweitinnersten Teilabschnittes 46 ist der zentrale Kammerbereich 33 und ein Teil des hinteren, äusseren Sperrventils 3 angeordnet.

Der Durchmesser des innersten Teilabschnitts 47 ist etwas kleiner als der Durchmesser des zweitinnersten Teilabschnittes 46. Der innerste Teilabschnitt 47 ist, analog zum mittleren und zum zweitinnersten Teilabschnitt 45, 46, an seiner Oberfläche, nahe an deren äusseren Rand, mit einer ringförmigen Erhöhung 54 versehen, welche an ihrer Aussenseite einen O-Ring 55 trägt. Dieser O-Ring dichtet denjenigen Bereich der Aufnahmebohrung 48, in welchen die Zuführbohrung 28 des vierten Anschlusses 22 mündet, gegen denjenigen Bereich der Aufnahmebohrung 48 ab, in welchen die Zuführbohrung 27 des dritten Anschlusses 28 mündet. Im Inneren des innersten Teilabschnittes 47 sind der hintere Teil des hinteren, äusseren Sperrventils 3 und die hintere Ringkammer 18 angeordnet. Der äussere Abschnitt 39 lässt sich in drei zylinderförmige Teilabschnitte 40, 41, 42 mit unterschiedlichen Durchmessern unterteilen. Der innerste Teilabschnitt 40 weist dabei den grössten Durchmesser auf. Bei eingefügtem Patronenkörper 37 ist er teilweise in eine kreisrunde Vertiefung, welche an der Oberfläche des Gehäuses 29 angebracht ist, eingelassen. Der Durchmesser des mittleren Teilabschnittes 41 ist etwas kleiner als der Durchmesser des innersten Teilabschnittes 40. Der äusserte Teilabschnitt 42 weist schliesslich den kleinsten Durchmesser auf. Dieser Durchmesser entspricht etwa dem Durchmesser des äussersten Teilbereichs 43 des inneren Patronenkörperab-schnittes 38. Die Grätzschaltung 1 weist bei der Patronenbauweise vorzugsweise vier Bypass-Bohrungen 24 auf.

Bei der beschriebenen Patronenbauweise sind, mit Ausnahme des äusseren Teiles der Zuführbohrungen 26, 27 des zweiten und dritten Anschlusses 20, 21 und eines Teils der hinteren Mündungskammer 31, alle Elemente der Grätzschaltung 1 Bestandteile des Patronenkörpers 37.

Bei der zweiten Ausbildungsart der Grätzschaltung 1 sind die Elemente der Grätzschaltung 1 direkt ins Gehäuse 29 eingebaut. Alle Hohlräume werden mit Hilfe zylindrischer Bohrungen erreicht. Die vordere Stirnseite der Ventilkammer 6 der äusseren Sperrventile 3 wird durch eine runde, scheibenförmige Abschlusswand 56 gebildet. Diese Abschlusswand 56 ist in einer zylindrischen Bohrung 61 angeordnet, welche sich von der Gehäuseoberfläche aus, in der Richtung der Längsachse 4 der Grätzschaltung 1, bis an den hinteren Rand der Zuführbohrung 26 des zweiten Anschlusses 20 erstreckt.

Der Durchmesser dieser Bohrung 61 entspricht etwa dem Durchmesser der vorderen Mündungskammer 30. Die Abschlusswand 56 ist gegenüber der Wand der Bohrung 61 mit einem O-Ring 57 abgedichtet.

Die erwähnte Bohrung 61 ist gegen aussen mit einem Stöpselteil 58 verschlossen. Das Stöpselteil 58 lässt sich in einen inneren und einen äusseren Abschnitt gliedern. Der innere Abschnitt 60 ist zylinderförmig. Sein Durchmesser entspricht dem Durchmesser der Bohrung 61. Er ist dafür vorgesehen, in die Bohrung 61 eingefügt zu werden. Nahe des vorderen Randes der gebogenen Oberfläche des inneren Abschnittes 60 ist eine ringförmige Nut angebracht, in welche ein O-Ring 59 eingefügt ist.

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Dieser O-Ring 59 dient zur Abdichtung des Stöpselteils 58 gegenüber der Wand der Bohrung 61. Der äussere Abschnitt 23 des Stöpselteils 58 hat die Form einer kreisrunden Platte, deren Durchmesser etwas grösser ist als der Durchmesser der Bohrung 61. Dieser Abschnitt 23 beschränkt die Eindringtiefe des Stöpselteils 58 in die Bohrung 61. Bei der beschriebenen Ausbildungsart weist die Grätzschaltung 1 vorzugsweise zwei Bypass-Bohrungen 24 auf. Da die Bypass-Bohrungen 24 zusammen einen gewissen Mindestquerschnitt aufweisen müssen, ist es aus Platzgründen kaum möglich, nur mit einer Bypass-Bohrung 24 auszukommen. Es wird allerdings dem Anwender überlassen, ob er im Gehäuse 29 zwei oder mehr Bypass-Bohrungen 24 anbringen will.

Nachdem der Aufbau der vorgeschlagenen Grätzschaltung 1 ausführlich beschrieben worden ist, kann nun ihre Funktionsweise erläutert werden:

Falls der erste Anschluss 19 der Grätzschaltung 1 vom Druckmedium angeströmt wird, wird der Sitzkolben 5 des vorderen, äusseren Sperrventils 3 vom Dichtsitz 7 gegen die Kraft der Zentralfeder 8 abgehoben. Die Verbindung zum zweiten Anschluss

20 über den Verbindungsgang 32 und die vordere Ringkammer 17 wird dadurch freigegeben.

Gleichzeitig strömt das Druckmedium in die Ventilkammer 11 des vorderen, inneren Sperrventils 2. Das kugelförmige Schliesselement 12 dieses Sperrventils 2 wird durch den anstehenden Flüssigkeitsdruck und die Kraft der Feder 13 in den Dichtsitz 10 gedrückt. Die Verbindung zum dritten Anschluss

21 über den zentralen Kammerbereich wird dadurch gesperrt.

Der Flüssigkeitsdruck wirkt ausserdem über die Bypass-Bohrungen 24 radial auf den Sitzkolben 5 des hinteren, äusseren Sperrventils 3. Da aber das Flächenverhältnis 1:1 ist, und die Federkraft der Zentralfeder 8 den Sitzkolben 5 in den Dichtsitz 7 drückt, bleibt die Verbindung zwischen den Bypass-Bohrungen 24 und dem vierten Anschluss 22 gesperrt. Das Druckmedium fliesst nun vom zweiten Anschluss 20 über das Element 36 mit nur einer Durchflussrichtung zum dritten Anschluss 21. Es gelangt anschliessend durch die radiale Bohrung 35 des Schiebers 34 in den zentralen Bereich 33 der Ventilkammer 6.

Die Verbindung zur vorderen Ringkammer 17 und zur vorderen Mündungskammer 30 ist versperrt, da das Schliesselement 12 des vorderen, inneren Sperrventils 2 durch die Federkraft und den anstehenden Flüssigkeitsdruck am ersten Anschluss 19 in den Dichtsitz 10 gedrückt wird.

Dem Druckmedium verbleibt folglich nur der Weg über das hintere, innere Sperrventil 2 zum vierten Anschluss 22 der Grätzschaltung 1.

In der Umkehrrichtung wird vom Druckmedium der vierte Anschluss 22 angeströmt. Dadurch wird der Sitzkolben 5 des hinteren, äusseren Sperrventils 3 aus dem Dichtsitz 7 gehoben. Dies bewirkt, dass die Verbindung über die Bypass-Bohrungen 24 zur vorderen Ringkammer 17 frei wird.

Gleichzeitig strömt das Druckmedium auch in die Ventilkammer 11 des hinteren, inneren Sperrventils 2. Das Schliesselement 12 dieses Sperrventils 2

wird durch den Flüssigkeitsdruck und den Druck der Feder 13 in den Dichtsitz 10 gedrückt. Die direkte Verbindung zum dritten Anschluss 21 ist also versperrt.

Der Sitzkolben 5 des vorderen, äusseren Sperrventils 3 wird ebenfalls radial vom Flüssigkeitsdruck beaufschlagt. Infolge des Flächenverhältnisses von 1:1 und der anstehenden Kraft der Zentralfeder 8 bleibt aber die Verbindung zum ersten Anschluss 19 gesperrt.

Das Druckmedium fliesst folglich über die hintere Ringkammer 18 zum zweiten Anschluss 20. Durch die Zuführbohrung 26 des zweiten Anschlusses 20 gelangt das Druckmedium zum Element 36 mit nur einer Durchflussrichtung. Von dort fliesst das Druckmedium über die Zuführbohrung 27 des dritten Anschlusses 21 in den zentralen Bereich 33 der Ventilkammer 6. Dabei passiert es die radiale Bohrung 35 am Schieber 34.

Die Verbindung über das hintere, innere Sperrventil 2 zum vierten Anschluss 22 ist durch die Federkraft und den anstehenden Druck am vierten Anschluss 22 gesperrt.

Dem Druckmedium verbleibt folglich nur der Weg über das vordere, innere Sperrventil 2 zum ersten Anschluss 19 der Grätzschaltung 1.

Die vorgeschlagene Grätzschaltung 1 weist gegenüber den bisher bekannten Grätzschaltungen wesentliche Vorteile auf.

Sie ist sehr einfach in Gehäuse 29, insbesondere in Steuerblöcke, einbaubar. Dank der Anordnung der Sperrventile 2, 3 in einer Achse 4 ist für den Einbau der vorgeschlagenen Grätzschaltung 1 lediglich eine Aufnahmebohrung 48 notwendig. Bei den bisher bekannten Grätzschaltungen war der Einbau wesentlich aufwendiger. Man musste vier einzelne Rückschlagventile verbohren.

Claims (18)

Patentansprüche

1. Hydraulische oder pneumatische Grätzschaltung, umfassend vier separate Sperrventile, dadurch gekennzeichnet, dass die vier Sperrventile (2, 3) auf einer gemeinsamen Längsachse (4) angeordnet sind.

2. Hydraulische oder pneumatische Grätzschaltung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Form eines eigenständigen Patronenkörpers (37) aufweist.

3. Hydraulische oder pneumatische Grätzschaltung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie direkt in ein Gehäuse (29) eingebaut ist.

4. Hydraulische oder pneumatische Grätzschaltung, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie leckfrei ausgeführt ist.

5. Hydraulische oder pneumatische Grätzschaltung, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie nicht leckfrei ausgeführt ist.

6. Hydraulische oder pneumatische Grätzschaltung, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vier Sperrventile (2, 3) zwei innere Sperrventile (2) und zwei äussere Sperrventile (3) umfassen.

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7. Hydraulische oder pneumatische Grätzschaltung, nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrventile (2, 3) in Sitzbauweise ausgeführt sind.

8. Hydraulische oder pneumatische Grätzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich mindestens folgende Bauteile umfasst:

a) mindestens zwei Sitzkolben (5) der beiden äusseren Sperrventile (3) in Form von zylinderförmigen Schliesselementen, die gleichzeitig als Gehäuse von je einem inneren Sperrventil (2) dienen und die sich gemeinsam in einer zylinderförmigen Ventilkammer (6) befinden, deren Durchmesser geringfügig grösser als der Durchmesser der Sitzkolben (5) ist;

b) mindestens zwei Dichtsitze (7), die durch die beiden Endbereiche der Ventilkammern (6) gebildet werden, für die Sitzkolben (5);

c) mindestens eine zentrale Feder (8), die in einem zentralen Kammerbereich (33) zwischen den beiden inneren Stirnseite (9) der Sitzkolben (5) angeordnet ist und diese gegen den jeweiligen Dichtsitz (7) presst;

d) mindestens ein rohrförmiger Schieber (34), dessen Aussendurchmesser geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Ventilkammer (6) und dessen Länge um den Hubweg des Sitzkolbens (5) kürzer ist als der Abstand zwischen den Sitzkolben (5) in der Grundstellung; sowie e) mindestens zwei Schliesselemente (12) der äusseren Sperrventile (3), die durch Federn (13) gegen Dichtsitze (10) gedrückt werden.

9. Hydraulische oder pneumatische Grätzschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass - der jeweilige Sitzkolben (5) einen hohlen, zylinderförmigen Innenraum aufweist, der die Ventilkammer (11) des jeweiligen inneren Sperrventils (2) bildet, wobei der innere, der Zentralfeder (8) zugewandte Stirnseite (9) und die äussere, dem Dichtsitz (7) zugewandte Stirnseite (14) des Sitzkolbens (5) durch Stirnwände verschlossen sind, und wobei die Stirnwand der inneren Stirnseite (9) in ihrem Zentrum eine zylindrische Bohrung aufweist, deren Durchmesser etwa zwei Drittel des Sitzkolbendurchmessers entspricht, deren Längsachse auf der Längsachse (4) liegt und die den Dichtsitz (10) des jeweiligen inneren Sperrventils (2) bildet; und - die jeweiligen Schliesselemente (12) der jeweiligen inneren Sperrventile (2) kugelförmig gestaltet sind und durch Federn (13), die an den jeweiligen äusseren Stirnseiten Widerhalt finden, gegen die Dichtsitze (10) gepresst werden.

10. Hydraulische oder pneumatische Grätzschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnwand der äusseren Sitzkolbenstirnseite (14) mit einer Durchlassscheibe (62) versehen ist, die in einer Bohrung (15) der Stirnwand eingesetzt und mit einem Sperring in der Bohrung (15) fixiert ist.

11. Hydraulische oder pneumatische Grätzschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stirnwand der äusseren Sitzkolbenstirnseite (14) mehrere Bohrungen angebracht sind.

12. Hydraulische oder pneumatische Grätzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Sitzkolbenseiten in der Ventilkammer (6) mit mindestens je einem O-Ring (16) abgedichtet sind.

13. Hydraulische oder pneumatische Grätzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass folgende weitere Bauteile vorgesehen sind:

a) ringförmige Verbreiterungen (17, 18) der jeweiligen Ventilkammer (6) mit rechteckigem Querschnitt, in die je eine Bohrung mündet;

b) mindestens vier Anschlüsse (19 bis 22), wobei das die Grätzschaltung (1) umgebende Gehäuse

(29) mindestens je eine Zuführbohrung (25 bis 28) aufweist, die jeweils von der Grätzschaltung (1) radial zu deren Längsachse (4) nach aussen bis zur Aussenseite des Gehäuses (29) führen;

- wobei die Zuführbohrung (25) des ersten Anschlusses (19) in die an die vordere Ventilkammerstirnseite angrenzende Mündungskammer

(30) mündet, die über einen Verbindungsgang (32) mit der Ventilkammer (6) verbunden ist;

- wobei die Zuführbohrung (26) des zweiten Anschlusses (20) in eine vordere Ringkammer (17) mündet;

- wobei die Zuführbohrung des dritten Anschlusses (21) direkt in die Mitte der Ventilkammer (6) mündet, wobei der Schieber (34) an der Mündungsstelle mit einer radialen Bohrung (35) versehen ist;

- wobei die Zuführbohrung (28) des vierten Anschlusses (22) in eine hintere, an die hintere Stirnseite der Ventilkammer (6) angrenzende Mündungskammer (31) mündet;

- wobei parallel zur Ventilkammer (6) der äusseren Sperrventile (3) mindestens zwei Bypass-Bohrungen (24) zur Verbindung der vorderen Ringkammer (17) mit der hinteren Ringkammer (18) verlaufen; und

- wobei ein Element (36) mit nur einer Durchflussrichtung am zweiten und dritten Anschluss (20, 21) angeschlossen ist.

14. Hydraulische oder pneumatische Grätzschaltung nach einem der Ansprüche 2, 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der eigenständige, annähernd zylinderförmige Patronenkörper (37) einen inneren Abschnitt (38) zur Aufnahme der Grätzschaltung (1) und zur Einführung in eine Aufnahmebohrung (48) sowie einen äusseren Abschnitt (39) zum Verschluss der Aufnahmebohrung (48) aufweist.

15. Hydraulische oder pneumatische Grätzschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Abschnitt (38) aus fünf annähernd zylinderförmigen Teilabschnitten (43 bis 47) mit abgestuften Durchmessern besteht;

- wobei der äusserste Teilabschnitt (43) mit dem grössten Durchmeser als Verschluss für die Aufnahmebohrung (48) dient, und dieser nahe am äusseren Rand seiner Oberfläche mit einer ringförmigen Nut versehen ist, in die ein O-Ring (49) eingefügt ist;

- wobei der Durchmesser des zweitäussersten Teilabschnitts (44), der die vordere Mündungskammer (30) enthält, etwas kleiner als der Durchmesser des äussersten Teilabschnitts (43) ist;

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CH 686 151 A5

- wobei der Durchmesser des mittleren Teilabschnitts (45) etwas kleiner als der Durchmesser des zweitäussersten Teilabschnitts (44) ist, und dieser nahe am äusseren Rand seiner Oberfläche mit einer ringförmigen Erhöhung (50) versehen ist, die eine ringförmige Nut an der der Innenwand der Aufnahmebohrung (48) zugewandten Seite aufweist, in die ein O-Ring (51) eingefügt ist;

- wobei der Durchmesser des zweitinnersten Teilabschnitts (46) etwas kleiner als der Durchmesser des mittleren Teilabschnitts (45) ist, und dieser nahe am äusseren Rand seiner Oberfläche mit einer ringförmigen Erhöhung (52) versehen ist, die an ihrer Aussenseite einen O-Ring (53) trägt; und

- wobei der Durchmesser des innersten Teilabschnitts (47) etwas kleiner als der Durchmesser des zweitinnersten Teilabschnitts (46) ist, und dieser nahe an seinem äusseren Rand seiner Oberfläche mit einer ringförmigen Erhöhung (54) versehen ist, die an ihrer Aussenseite einen O-Ring (55) trägt.

16. Hydraulische oder pneumatische Grätzschaltung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Abschnitt (39) aus drei zylinderförmigen Teilabschnitten (40 bis 42) mit unterschiedlichen Durchmessern besteht;

- wobei der innerste Teilabschnitt (40) den grössten Durchmesser aufweist;

- wobei der Durchmesser des mittleren Teilabschnitts (41) etwas kleiner als der Durchmesser des innersten Teilabschnitts (40); und

- wobei der Durchmesser des äussersten Teilabschnitts (42) der kleinste ist.

17. Hydraulische oder pneumatische Grätzschaltung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Stirnseite der Ventilkammer (6) der äusseren Sperrventile (3) durch eine runde, scheibenförmige Abschlusswand (56) gebildet wird, die in einer zylindrischen Bohrung (61) angeordnet ist, die sich von der Oberfläche des Gehäuses (29) in der Richtung der Längsachse (4) bis an den hinteren Rand der Zuführbohrung (26) des zweiten Anschlusses (20) erstreckt, wobei die Abschlusswand (56) gegenüber der Wand der Bohrung (61) mit einem O-Ring (57) abgedichtet ist.

18. Hydraulische oder pneumatische Grätzschaltung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (61) gegen aussen mit einem Stöpselteil (58) verschlossen ist, das aus einem inneren und äusseren Abschnitt (60, 23) zusammengesetzt ist;

- wobei der innere, zylinderförmige Abschnitt (60) nahe des vorderen Randes der gebogenen Oberfläche desselben eine ringförmige Nut aufweist, in die ein O-Ring (59) eingefügt ist; und

- wobei der äussere Abschnitt (23) die Form einer kreisrunden Platte aufweist, deren Durchmesser etwas grösser ist als der Durchmesser der Bohrung (61).

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