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Die Erfindung betrifft ein Schieberventil gemäß
der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher
definierten Art.
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Aus der DE 199 32 139 A1 ist ein hydraulisches
3/2-Wege-Sitzventil bekannt, das in Patronenbauweise
ausgeführt ist. Das Ventil ist mit einer
elektromagnetischen Betätigungseinrichtung und einem
patronenartigen Ventilgehäuse ausgebildet. Das Ventilgehäuse ist
mit einer zentrischen Axialbohrung versehen, die zu
einem Fluidanschluß axial offen und mit weiteren
Fluidanschlüssen über Radialbohrungen im Ventilgehäuse
fluidisch verbunden ist.
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In das Ventilgehäuse ist eine Buchse eingesetzt,
welche an ihrem der elektromagnetischen
Betätigungseinheit abgewandten Ende mit zwei zu den Fluidanschlüssen
führenden Radialbohrungssternen ausgebildet ist. Die
Buchse ist in dem Ventilgehäuse mit Spiel eingesetzt,
so daß sie begrenzt axial verschiebbar ist. Durch ein
drahtartiges Klemmelement ist sie bereits vor der
Montage in einem Ventilblock unverlierbar an dem
Ventilgehäuse gehalten.
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Die Radialbohrungen der beiden
Radialbohrungssterne werden in Abhängigkeit der axialen Position eines
Ventilschiebers, welcher durch die elektromagnetische
Betätigungseinrichtung gegen die Kraft einer
Rückstellfeder bewegbar ist, von diesem wenigstens teilweise
freigegeben oder gesperrt, so daß eine Verbindung von
dem als Druckanschluß dienenden axialen Fluidanschluß
zu einem als Arbeitsanschluß dienenden radialen
Fluidanschluß freigegeben oder gesperrt ist.
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Hierbei ist jedoch nachteilig, daß bei
freigegebener Verbindung zwischen dem Druckanschluß und dem
Arbeitsanschluß auf die Buchse Hochdruck seitens des
Druckanschlusses einwirkt, wodurch die Buchse derart
verformt wird, daß eine axiale Bewegung des
Ventilschiebers in der Buchse aufgrund erhöhter Reibkräfte
erschwert wird. Die dabei entstehenden Reibkräfte
können sogar ein Klemmen des Ventilschiebers in der Buchse
verursachen, wodurch die Funktion des Schieberventiles
stark beeinträchtigt wird und unter Umständen sogar ein
Totalausfall des Schieberventiles eintreten kann.
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Um die erhöhten Reibkräfte zu kompensieren, ist es
denkbar, die an dem Ventilschieber angreifenden
Stellkräfte zu erhöhen. Damit einher gehen jedoch eine
größere Dimensionierung des Aktuators und auch erhöhte
Belastungen des Ventilschiebers.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein
Schieberventil zur Verfügung zu stellen, bei dem
Deformationen des Ventilschiebers infolge der anliegenden
Drücke vermieden werden und bei dem die Stellkräfte zum
Schalten des Schieberventiles gering sind.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem
Schieberventil mit den Merkmalen des Patentanspruches 1
gelöst.
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Dadurch, daß bei dem Schieberventil nach der
Erfindung zwischen die Buchse und den Ventilschieber
unter Hochdruck stehendes bzw. von dem jeweiligen
Druckanschluß kommendes Druckmittel führbar ist, ist die
Buchse wenigstens annähernd druckausgeglichen, so daß
eine Verformung der Buchse durch das unter Hochdruck
zugeführte Druckmittel vermieden und eine Reibkraft
zwischen dem Ventilschieber und der Buchse reduziert
wird, wodurch ein wirksamer Klemmschutz gegeben ist.
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Daraus ergibt sich weiter der Vorteil, daß eine
Schieberbewegung mit niedrigen an dem Ventilschieber
angreifenden Stellkräften durchführbar ist, so daß der
hierfür vorgesehene Aktuator entsprechend klein
dimensioniert werden kann.
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In einer kostengünstigen Ausführung des
Schieberventiles nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß die
Buchse mit wenigstens einem im wesentlichen radial
verlaufenden Durchbruch, z. B. in Form einer Bohrung,
versehen ist, welcher mit dem Druckanschluß, d. h. dem
Fluidanschluß mit höherem anliegenden Druck, verbunden
ist. Über einen solchen Durchbruch kann Druckmittel auf
einfache Art und Weise zwischen den Ventilschieber und
die Buchse geführt werden.
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Um eine gleichmäßige Verteilung des Druckmittels
zwischen dem Ventilschieber und der Buchse und damit
den Aufbau eines gleichmäßigen Druckfeldes zu
erreichen, ist es in einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung des Schieberventiles vorgesehen, zwischen dem
Ventilschieber und der Buchse eine ringraumartige
Aussparung auszubilden, in welchen der Durchbruch mündet. Die
ringraumartige Aussparung kann dabei durch eine
Ausnehmung an dem Ventilschieber und/oder der Buchse gebildet
sein und ist zweckmäßig derart dimensioniert, daß bei
einem radial außerhalb der Buchse anliegenden Hochdruck
ein Druckausgleichsraum radial innerhalb der Buchse in
einem Bereich zwischen der Buchse und dem
Ventilschieber geschaffen wird, mittels dem eine Verformung der
Buchse im Betrieb vermieden wird.
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Der von der ringraumartigen Aussparung zwischen
dem Ventilschieber und der Buchse durch letztere
führende Durchbruch mündet bei einer vorteilhaften
Ausführung des erfindungsgemäßen Schieberventiles in einen
radial außerhalb der Buchse verlaufenden Ringraum,
welcher mit dem unter Hochdruck stehendes Druckmittel
herbeiführenden Fluidanschluß verbunden ist und
gleichzeitig einen Aufnahmeraum für ein drahtartiges
Klemmelement darstellt, welches die Buchse und das sie
umgebende Gehäuseteil in axialer Richtung zueinander fixiert.
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Da ein solches drahtartiges Klemmelement mit einem
Ende üblicherweise zu seiner Halterung in eine radial
verlaufende Bohrung eingeführt ist, wird der Durchbruch
durch die Buchse zu der ringraumartigen Aussparung
zwischen der Buchse und dem Ventilschieber
vorteilhafterweise hierfür genutzt, so daß für die beiden
Funktionalitäten, nämlich Druckmittelführung in die
ringraumartige Aussparung einerseits und Bereitstellung einer
axialen Fixierung der Buchse gegenüber dem
Ventilgehäuse andererseits, die gleichen Gestaltungsmerkmale
genutzt werden können und hierfür keine weiteren
Bohrungen erforderlich sind.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen
des Gegenstandes nach der Erfindung sind den
Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung
entnehmbar.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines
Schieberventiles nach der Erfindung ist in der Zeichnung
schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der
nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigt:
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Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines
2/2-Schieberventiles in geöffneter
Stellung; und
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Fig. 2 eine Darstellung des Schieberventiles gemäß
Fig. 1 in Schließstellung.
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In Fig. 1 ist ein 2/2-Schieberventil 1
dargestellt, welches in eine abgestufte Aufnahmebohrung 2
eines Ventilblocks 3 eingebaut ist. Die Aufnahmebohrung
2 des Ventilblocks 3 ist in axialer Richtung mit einem
ersten Fluidanschluß P verbunden, welcher hier ein
Druckmittel unter Hochdruck von einer Druckquelle
herbeiführender Druckanschluß ist. In radialer Richtung
ist die Aufnahmebohrung 2 mit vorliegend einem weiteren
Fluidanschluß verbunden, welcher einen Arbeitsanschluß
A darstellt, welcher über eine entsprechende
Arbeitsleitung mit einem nicht dargestellten Verbraucher
verbunden ist.
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In Abhängigkeit der Stellung eines Ventilschiebers
4 ist der Druckanschluß P mit dem Arbeitsanschluß A in
einer in Fig. 1 gezeigten Schaltposition verbunden,
oder der Druckanschluß P ist in einer zweiten, in Fig.
2 dargestellten Schaltposition des Ventilschiebers 4
von dem Arbeitsanschluß A fluidisch getrennt und somit
gesperrt.
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Der Ventilschieber 4 ist axial verschieblich in
einer Buchse 5 geführt, wobei die Buchse 5 mit einem
Radialbohrungsstern 6 ausgebildet ist, welcher in einem
Bereich der Buchse 5 angeordnet ist, welcher dem
axialen, hier als Druckanschluß P dienendem Fluidanschluß
zugewandt ist. Mit ihrem dem Druckanschluß P
abgewandten Ende ist die Buchse 5 in ein erstes Gehäuseteil 7
des Schieberventiles 1 begrenzt verschiebbar eingebaut,
wobei im Bereich des Endes zwischen der Buchse 5 und
dem ersten Gehäuseteil 7 eine Dichteinrichtung 8
angeordnet ist.
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Auf der dem Druckanschluß P abgewandten Seite des
Ventilschiebers 4 ist ein Stößel 9 einer nicht näher
dargestellten elektromagnetischen
Betätigungseinrichtung ersichtlich, welcher spaltfrei an dem
Ventilschieber 4 zu dessen Betätigung anliegt. Der Stößel 9 ist
axial verschieblich in einem zweiten Gehäuseteil 12geführt, welches mit einem reduzierten
Durchmesserbereich einen Anschlag für den Ventilschieber 4 ausbildet
und über ein Außengewinde 14 in das erste Gehäuseteil 7
eingeschraubt ist. Zwischen dem ersten Gehäuseteil 7
und dem zweiten Gehäuseteil 12 ist eine weitere
Dichteinrichtung 13 angeordnet.
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Die Betätigung des Ventilschiebers 4 erfolgt in
Zusammenwirken mit einem zwischen einem Ringbund 10 des
Ventilschiebers 4 und der Buchse 5 angeordneten
Federelement 11, welches derart vorgespannt eingebaut ist,
daß bei stromlos geschalteter elektromagnetischer
Betätigungseinrichtung der Radialbohrungsstern 6 von dem
Ventilschieber 4 freigegeben ist.
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Bei der gezeigten Ausführung wird in geöffnetem
Zustand des Schieberventiles 1 unter Hochdruck
stehendes Druckmittel über den Druckanschluß P an dem
Ventilschieber 4 vorbei über den Radialbohrungsstern 6 bzw.
dessen Radialbohrungen zu dem Arbeitsanschluß A
geführt, wobei die Buchse 5 in einem an den
Radialbohrungsstern 6 grenzenden Bereich, in welchem sie mit
ihrer radialen Außenseite beabstandet zu der sie
umgebenden Wandung des Ventilblocks 3 angeordnet ist, mit
dem Hochdruck des Druckanschlusses P beaufschlagt wird.
Um eine Verformung der Buchse 5 in Richtung des
Ventilschiebers 4 aufgrund des an ihrer radialen Außenseite
anliegenden Hochdruckes zu vermeiden, ist in einem
annähernd korrespondierenden Bereich zwischen der Buchse
5 und dem Ventilschieber 4 eine ringraumartige
Aussparung 18 vorgesehen, welche mit dem Hochdruckbereich des
Druckanschlusses P in geöffneter Ventilstellung
verbunden ist.
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Hierzu ist der mit Hochdruck beaufschlagte Bereich
an der Außenseite der Buchse 5 über eine radiale
Ausnehmung 16 in dem axial angrenzenden ersten Gehäuseteil
7, über einen Ringraum 22, welcher zwischen dem ersten
Gehäuseteil 7 und der Buchse 5 ausgebildet ist, sowie
über einen radial von diesem Ringraum 22 durch die
Buchse 5 verlaufenden Durchbruch 17 mit der
ringraumartigen Aussparung 18 auf der Innenseite der Buchse 5
fluidisch verbunden.
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Auf diese Weise kann die einen weiteren Ringraum
darstellende Aussparung 18 zwischen dem Ventilschieber
4 und der Buchse 5 mit unter Hochdruck stehendem
Druckmittel befüllt werden, wodurch die Buchse 5 in dem
Bereich, in welchem sie von außen mit unter Hochdruck
stehendem Druckmittel beaufschlagt wird, im
wesentlichen druckausgeglichen ist, so daß eine Verformung, die
die axiale Beweglichkeit des Ventilschiebers 4
beeinträchtigen könnte, vermieden wird.
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Da auch in der Axialbohrung 15A des
Ventilschiebers 4 Hochdruck anliegt, ist bei der in Fig. 1
gezeigten Schaltposition des Schieberventiles 1 auch ein
Druckausgleich bzw. zumindest eine Reduzierung der
Druckdifferenz an der Wandung des Ventilschiebers 4
erzielbar, so daß auch eine Verformung des
Ventilschiebers 4, welche ebenfalls zu einer Klemmwirkung führen
würde, ausgeschlossen ist.
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Hinsichtlich der konstruktiven Detailgestaltung
liegt es im Ermessen des Fachmannes, den Durchbruch 17
als Langloch oder in einer beliebigen anderen
Gestaltung auszuführen, wobei auch mehrere Durchbrüche
denkbar sind.
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Die ringraumartige Aussparung 18 zwischen der
Buchse 5 und dem Ventilschieber 4 kann sowohl durch
eine Ausnehmung an der Außenwandung des Ventilschiebers
4 als auch durch eine Ausnehmung an der Innenwandung
der Buchse 5 oder durch eine Kombination solcher sich
überdeckender Ausnehmungen ausgebildet sein.
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Der Ringraum 22 zwischen dem ersten Gehäuseteil 7
und der Buchse 5 dient in der vorliegenden Ausführung
gleichzeitig zur Aufnahme eines drahtartigen
Klemmelementes 19, mittels dem die Buchse 5 axial gegenüber dem
ersten Gehäuseteil 7 fixiert ist. Das drahtartige
Klemmelement 19 ist dabei etwa hälftig in einer den
Ringraum 22 seitens der Buchse 5 bildenden Nut 20
eingelegt und mit ihren Enden 21 in den Durchbruch 17
eingesteckt und somit fixiert.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die
gezeigte Ausführung beschränkt, sondern umfaßt
beispielsweise auch Ausführungen, bei denen der Hochdruck
seitens eines radialen Fluidanschlusses, wie des
Arbeitsanschlusses A in dem in den Fig. 1 und Fig. 2
gezeigten Ausführungsbeispiel, anliegt.
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Auch wenn bei der in Fig. 2 gezeigten Stellung des
Ventilschiebers 4 Hochdruck von Seiten des
Fluidanschlusses A anliegt, und dieser somit einen sogenannten
Druckanschluß darstellt, besteht über den
Radialbohrungsstern 6, die radiale Ausnehmung 16 in dem ersten
Gehäuseteil 7, den Ringraum 22 zwischen dem ersten
Gehäuseteil und der Buchse 7, sowie dem Durchbruch 17
durch die Buchse 5 eine fluidische Verbindung zu der
ringraumartigen Aussparung 18 zwischen der Buchse 5 und
dem Ventilschieber 4, so daß auch bei einer solchen
Druckkonstellation ein Druckausgleich hinsichtlich der
Buchse 5 realisiert wird, welcher eine Schiebebewegung
des Ventilschiebers 4 durch eine Reduzierung
druckabhängiger Verformungen der Buchse 5 sicher gewährleistet
und ein Klemmen des Ventilschiebers 4 in der Buchse 5
verhindert.
Bezugszeichenliste
A Fluidanschluß, Arbeitsanschluß
P Fluidanschluß, Druckanschluß
1 Schieberventil
2 Aufnahmebohrung
3 Ventilblock
4 Ventilschieber
5 Buchse
6 Radialbohrungsstern
7 erstes Gehäuseteil
8 Dichteinrichtung
9 Stößel
10 Ringbund
11 Federelement
12 zweites Gehäuseteil
13 weitere Dichteinrichtung
14 Außengewinde
15A Axialbohrung
15B Axialbohrung
16 radiale Ausnehmung
17 Durchbruch
18 ringraumartige Aussparung
19 drahtartiges Klemmelement
20 Ringnut
21 Enden des Klemmelements
22 Ringraum