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Die
Erfindung betrifft ein an mit einer Verdrehsicherung ausgeführten Ventilschieber
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Insbesondere
bei vorgesteuerten Proportional- und Regelventilen kann es aufgrund
der Druckmittel-Strömungskräfte vorkommen,
dass ein Ventilschieber oder Kolben des Ventils innerhalb einer Ventilbohrung
mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, das zu einer Verdrehung
führt.
Um dies zu verhindern, werden die Ventile mit einer Verdrehsicherung
ausgeführt.
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In
der
DE 37 37 392 C2 ist
eine Verdrehsicherung offenbart, bei der auf einem Endabschnitt
eines Ventilschiebers über
Längsnuten
ein Kupplungsteil geführt
ist, das an seinem Aussenumfang mit einer Ausnehmung versehen ist,
in die eine radial in einen Gehäusedeckel
eingesetzte Schraube eintaucht, so dass der Ventilschieber durch
den Eingriff mit dem Kupplungsteil verdrehgesichert ist.
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Die
US 4,133,510 offenbart eine
Verdrehsicherung, bei der ein Endabschnitt des Ventilschiebers mit
einem Zweiflach versehen ist, der in eine entsprechend oval ausgeführte Ausnehmung
eines Gehäusedeckels
eingreift.
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Die
US 3,771,564 zeigt eine
Ventilanordnung, bei der ein Ventilschieber mit einer Längsnut ausgeführt ist,
in die der Endabschnitt einer in ein Ventilgehäuse eingesetzten Schraube vorsteht.
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Die
US 4,238,112 zeigt eine
Vielzahl von Möglichkeiten
zur Verdrehsicherung, wobei bei einer Variante ein Federteller über einen
Zweiflach auf einen Endabschnitt des Ventilschiebers aufgesetzt
ist und am Aussenumfang des Federtellers ein Vorsprung ausgebildet
ist, der in eine Ausnehmung der Ventilbohrung eintaucht und somit
ein Verdrehen des Ventilschiebers begrenzt.
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In
einer alternativen Lösung
ist der Federteller mit einem achsparallel verlaufenden Stift versehen,
der in eine Ausnehmung einer Verschlussschraube eintaucht und somit
den über
einen Zweiflach auf den Ventilschieber aufsitzenden Federteller gegen
Verdrehung sichert. Bei einer alternativen Lösung ist ein Endabschnitt des
Ventilschiebers geschlitzt ausgeführt. In diesen Schlitz taucht
ein Stift ein, der in Radialrichtung verlaufend in der Verschlussschraube
abgestützt
ist.
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Alle
vorbeschriebenen Lösungen
haben den Nachteil gemeinsam, dass die gehäusefesten Elemente lediglich
mit Punkt- oder Linienberührung
in Anlage an dem Ventilschieber stehen. Durch die in Radialrichtung
wirkenden Strömungskräfte kann
es dann vorkommen, dass sich die gehäusefesten Elemente in die Ausnehmung
des Ventilschiebers einarbeiten und somit die Axialverschiebung
des Ventilschiebers behindern und die Regelgüte des Ventils beeinträchtigen,
so dass dieses Ventil vom Kunden beanstandet wird und ein Auswechseln
des Ventilschiebers erforderlich ist.
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Dem
gegenüber
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen,
bei dem ein die Funktion behindernder Verschleiß der Verdrehsicherung gegenüber den
herkömmlichen
Lösungen verringert
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist das
Ventil mit einer Verdrehsicherung ausgeführt, bei dem ein gehäusefestes
Sicherungselement mit einer Ausnehmung des Ventilschiebers zusammenwirkt.
Das Sicherungselement ist erfindungsgemäß ein Formstück, das
in die Ausnehmung eintaucht und eine Wirkfläche hat, die mit einer entsprechend
ausgebildeten Anlagefläche des
Ventilschiebers zusammenwirkt. Dieses Formstück ist gemäß der vorliegenden Erfindung
im Gehäuse
mittels eines Befestigungsmittels festgelegt.
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Durch
Auslegung der Formstückgeometrie ist
es dann sehr einfach möglich,
den Verschleiß des Ventilschiebers
aufgrund der in Radialrichtung wirkenden Strömungskräfte zu verringern und somit
die Standzeit des Ventilschiebers gegenüber herkömmlichen Lösungen zu verbessern.
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Bei
einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Ausnehmung des Ventilschiebers mit einer achsparallel oder
in Achsrichtung verlaufenden Abflachung ausgeführt, zu der die Wirkfläche des
Formstückes
parallel verläuft.
Mit anderen Worten gesagt, die Abflachung des Ventilschiebers und
die Wirkfläche
des Formstücks
sind jeweils als ebene Flächen
ausgeführt,
die in geringem Abstand zueinander stehen, so dass die Axialverschiebung des
Ventilschiebers nicht behindert wird. Bei einem "neuen" Ventilschieber und bei radial auftretenden Strömungskräften tritt
zwar zunächst
auch zwischen Wirkfläche
und der Anlagefläche
des Ventilschiebers eine Linienberührung statt. Mit zunehmenden
Verschleiß des
Formstückes
wird dann allerdings aus dieser Linienberührung eine Flächenberührung, die immer
noch eine Verdrehsicherung des Ventilschiebers gewährleistet
und dessen axiale Verschiebung ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird es
bevorzugt, wenn die Abflachung des Ventilschiebers an einem in einen Gehäusedeckel
eintauchenden Endabschnitt ausgebildet ist, wobei der Gehäusedeckel
etwa in Radialrichtung von dem Befestigungsmittel für das Formstück durchsetzt
ist.
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Dieses
Formstück
wird vorzugsweise als Kreissegmentscheibe ausgeführt, deren Umfangsradius an
den Durchmesser der Ventilbohrung angepasst ist.
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Die
Verdrehsicherung ist besonders zuverlässig, wenn dieses Formstück aus einem
Material ausgeführt
wird, das härter
als das Ventilschiebermaterial ist, so dass der Verschleiß am Ventilschieber stattfindet.
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Das
Befestigungsmittel kann als Schraube ausgeführt sein, die vorzugsweise
in Gewindeeingriff mit dem Formstück steht. Die Herstellung eines
derartigen Formstücks
ist besonders einfach, wenn die mit dem Gewinde versehene Bohrung
des Formstückes
als Durchgangsbohrung ausgeführt
ist.
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Die
Lagefixierung des Formstückes
innerhalb der Ventilbohrung ist optimal, wenn die Schraube bis nahehin
zu der Wirkfläche
in das Formstück eingeschraubt
ist.
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Sonstige
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer
Unteransprüche.
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Im
Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch einen Teil eines stetig verstellbaren Wegeventils mit Verdrehsicherung
und
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2 einen
Schnitt entlang der Linie A-A in 1.
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In 1 ist
ein Längsschnitt
durch einen Endabschnitt einer Ventilscheibe oder eines Ventilgehäuses 2 eines
stetig verstellbaren Wegeventils 1 dargestellt. Das Ventilgehäuse 2 wird
von einer Ventilbohrung 4 besetzt, in der Ventilschieber 6 axialverschiebbar
geführt
ist. Unter dem Begriff "Ventilschieber" wird jeder axial
verschiebbare Ventilkörper
verstanden, der als Schieber, als gegen einen Sitz vorgespannten
Kolben oder mit Schiebesitz ausgeführt ist. Über diesen Ventilschieber lassen
sich die Verbindungen mehrerer, nicht dargestellter Druckmittelanschlüsse auf-
bzw. zusteuern.
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An
dem in 1 dargestellten Endabschnitt des Ventilschiebers 6 ist
eine Verdrehsicherung 8 vorgesehen, die dafür sorgt,
dass der Ventilschieber 6 durch in Radialrichtung wirkende
Strömungskräfte nicht
verdreht werden kann. Der Hub des Ventilschiebers 6 wird
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über ein
induktives Wegmeßsystem 10 erfasst, wobei
ein Wegaufnehmer 12 in dem Endabschnitt des Ventilschiebers 6 befestigt
ist und mit einem Endabschnitt in eine Spule 14 eintaucht,
so dass bei Axialverschiebung des Ventilschiebers 6 und
damit des Wegaufnehmers 12 eine Spannung induziert wird,
aus der auf den Hub des Ventilschiebers 6 zurückgeschlossen
werden kann. Derartige Wegmeßsysteme 10 sind
bekannt, so dass weitere Erläuterungen
entbehrlich sind.
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Die
Spule 14 und die Auswerteelektronik des Wegmeßsystems 10 sind
auf einen Deckel 16 aufgesetzt, der über Deckelschrauben 17 an
einer Planfläche
des Gehäuses 2 dichtend
befestigt ist.
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In
der gehäuseseitigen
Stirnfläche
des Deckels 16 ist eine Stirnausnehmung 18 ausgebildet,
in die der Endabschnitt des Ventilschiebers 6 eintaucht. Diese
Stirnausnehmung 18 verläuft
etwa in Verlängerung
zur Ventilbohrung 4 des Gehäuses 2. Die Stirnausnehmung 18 ist über einen
Kanal 19 beispielsweise mit einem Vorsteuerventil verbunden.
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In 2 ist
ein Schnitt entlang der Linie A-A in 1 dargestellt.
Gemäß den beiden
Figuren ist der Endabschnitt des Ventilschiebers 6 mit
einer Ausnehmung 20 versehen, durch die eine Abflachung 22 des
Ventilschiebers 6 ausgebildet wird. Diese Abflachung 22 verläuft parallel
zur oder entlang der Achse 24 des Ventilschiebers 6.
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In
den Raum zwischen der Abflachung 22 und dem in 1 unten
liegenden Umfangsbereich der Stirnausnehmung 18 ist ein
Formstück 26 eingesetzt,
das mit seiner in 1 rechten Stirnfläche 28 an
einer Ringstirnfläche 30 der
Stirnausnehmung 18 anliegt aber auch im Abstand dazu angeordnet
sein kann. Wie insbesondere aus 2 entnehmbar
ist, ist der Querschnitt (senkrecht zur Zeichenebene in 1)
kreissegmentförmig
ausgebildet, wobei eine ebene tangential verlaufende Wirkfläche 32 in
geringem Parallelabstand oder gleitend zur Abflachung 22 des
Ventilschiebers 6 verläuft
und eine gekrümmte Umfangsfläche 34 an
den Druchmesser der Ventilbohrung 4 angepasst ist, so dass
die Umfangsfläche 34 flächig auf
einem Teilbereich der Innenumfangsfläche der Ventilbohrung 4 aufsitzt.
Die Breite des kreissegmentförmigen
Formstücks 26 ist
gemäß der Darstellung
in 1 so gewählt,
dass die in 1 dargestellte linke Stirnfläche 36 im
Abstand zur Stirnfläche
der Ausnehmung 20 des Ventilschiebers 6 endet.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
liegt die linke Stirnfläche 36 des
Formstücks 26 in
einer Trennebene 38 zwischen dem Deckel 16 und
dem Ventilgehäuse 2.
Der Abstand und der Überlappungsbereich
zwischen dem Formstück 26 und
dem Ventilschieber 6 ist so gewählt, dass letzterer entlang
seines vorbestimmten Hubes aus der Darstellung in 1 nach
links oder rechts bewegbar ist.
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Die
Sicherung des Formstücks 26 erfolgt
mittels einer Senkschraube 40, die eine in der Stirnausnehmung 18 mündende abgestufte
Durchgangsbohrung 42 durchsetzt und die mit ihrem Gewindeabschnitt 44 in
eine durchgehende Gewindebohrung 46 des Formstücks 26 eingeschraubt
ist. Die Einschraubtiefe ist so gewählt, dass die Stirnfläche der Schraube 40 in
geringem Abstand unterhalb (Ansicht nach 1, 2)
der Wirkfläche 32 mündet. Durch diese
nahezu maximale Einschraubtiefe in das Formstück 26 ist dieses zuverlässig in
seiner Position innerhalb der Ventilbohrung 4 lagefixiert,
so dass eine vorbestimmte Relativposition zum Ventilschieber 6 aufrechterhalten
werden kann.
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Das
Formstück 26 kann
aus einem etwas härterem
Material als der Ventilschieber 6 ausgebildet werden, so
dass der Verschleiß auf
Seiten des Ventilschiebers 6 erfolgt.
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Um
die Verstellkräfte
für eine
Axialverschiebung des Ventilschiebers 6 zu minimieren,
steht die Wirkfläche 32 des
Formstücks 26 im
Neuzustand des Ventils in geringem Abstand zur Abflachung 22 des Ventilschiebers 6.
Beim Auftreten von Strömungskräften wird
der Ventilschieber 6 etwas verdreht, so dass zunächst eine
Berührung
zwischen einer Umfangskante der Abflachung 22 und der Wirkfläche 32 des
Formstücks 26 erfolgt.
Während
der Benutzung des proportional verstellbaren Wegeventils 1 verschleißt die Wirkfläche 32 etwas,
so dass aus der linienförmigen
Anlage im Laufe der Zeit eine flächige Anlage
wird und die Verdrehsicherung ohne Beeinträchtigung der Betätigungskräfte in Axialrichtung
gewährleistet
bleibt.
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Bei
sehr präziser
Fertigung und bei guter Schmierung zwischen der Wirkfläche 32 und
der Abflachung 22 kann diese flächige Anlage auch von vorn
herein vorgesehen werden.
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Offenbart
ist ein Ventil mit einem Ventilschieber, dem eine Verdrehsicherung
zugeordnet ist. Erfindungsgemäß hat diese
Verdrehsicherung ein Formstück,
das in eine Ausnehmung des Ventilschiebers eintaucht und das mittels
eines Befestigungsmittels, vorzugsweise einer Schraube an einem
Gehäuse
des Ventils befestigt ist.
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- 1
- Wegeventil
- 2
- Ventilgehäuse
- 4
- Ventilbohrung
- 6
- Ventilschieber
- 8
- Verdrehsicherung
- 10
- Wegmeßsystem
- 12
- Wegaufnehmer
- 14
- Spule
- 16
- Deckel
- 17
- Deckelschraube
- 18
- Stirnausnehmung
- 19
- Kanal
- 20
- Ausnehmung
- 22
- Abflachung
- 24
- Achse
- 26
- Formstück
- 28
- Stirnfläche
- 30
- Ringstirnfläche
- 32
- Wirkfläche
- 34
- Umfangsfläche
- 36
- Stirnfläche
- 38
- Trennebene
- 40
- Senkschraube
- 42
- Durchgangsbohrung
- 44
- Gewindeabschnitt
- 46
- Gewindebohrung