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Die Erfindung betrifft ein Schieberventil mit einem Ventilkolben, der durch Ansteuerung eines Aktors aus einer ersten Endstellung in eine zweite Endstellung verlagerbar ist.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2012 222 698 A1 ist ein Hydraulikventil mit einem Kolben zur Ansteuerung von hydraulischen Leitungen und mit einem Vorsteuerventil zur hydraulischen Betätigung des Kolbens bekannt, wobei das Hydraulikventil als direkt laufendes Ventil ausgebildet ist und das Vorsteuerventil axial vor dem Kolben angeordnet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Hub eines Schieberventils mit einem Ventilkolben, der durch Ansteuerung eines Aktors aus einer ersten Endstellung in eine zweite Endstellung verlagerbar ist, zu vergrößern.
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Die Aufgabe ist bei einem Schieberventil mit einem Ventilkolben, der durch Ansteuerung eines Aktors aus einer ersten Endstellung in eine zweite Endstellung verlagerbar ist, dadurch gelöst, dass dem Aktor eine Positioniereinrichtung zugeordnet ist, durch welche der Aktor in mindestens zwei unterschiedlichen Hubstellungen positionierbar ist. Bei dem Aktor handelt es sich vorzugsweise um einen Magnetaktor. Demzufolge handelt es sich bei dem Schieberventil vorzugsweise um ein magnetgesteuertes Schieberventil. Der Hub des Ventilkolbens zwischen den beiden Endstellungen wird durch den Aktor begrenzt. Mit der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung kann der Aktor, vorzugsweise in einer axialen Richtung, begrenzt verlagert werden. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Längsachse des Ventilkolbens. Der Ventilkolben ist in axialer Richtung zwischen seinen beiden Endstellungen hin und her bewegbar. Durch die Positioniereinrichtung verschiebt sich die durch den Aktor definierte Endstellung für den Ventilkolben, wodurch sich der Hub des Ventilkolbens vergrößert. Durch den größeren Hub kann vorteilhaft eine größere Überdeckung an Ventilsteuerkanten des Schieberventils realisiert werden. Dadurch verringert sich die Leckage. Darüber hinaus können unerwünschte Druckverluste im Schieberventil reduziert werden. Die erfindungsgemäße Hubvergrößerung des Schieberventils liefert darüber hinaus den Vorteil, dass auf einen Einsatz von größeren und somit teuren Aktoren, insbesondere Magneten, verzichtet werden kann.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schieberventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung in eine erste Hubstellung vorgespannt ist. Die Positioniereinrichtung wird vorteilhaft, zum Beispiel mit Hilfe einer Federeinrichtung und/oder einer hydraulischen Kraft, in axialer Richtung in ihre zweite Hubstellung bewegt. Durch eine definierte Bewegung der Positioniereinrichtung zwischen den beiden Hubstellungen kann ein Endlagenhub des Schieberventils auf vorteilhafte Weise in beiden Richtungen vergrößert werden. Auf eine zusätzliche Vorsteuerung, wie sie zum Beispiel aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2012 222 698 A1 bekannt ist, kann vorteilhaft verzichtet werden. Das erfindungsgemäße Schieberventil verstärkt seinen Hub in den Endlagen oder Endstellungen des Ventilkolbens selbst.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schieberventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung in der ersten Hubstellung an einem Ventilgehäusekörper anliegt, in welchem der Ventilkolben bewegbar angeordnet ist. Der Ventilgehäusekörper umfasst zur bewegbaren Aufnahme des Ventilkolbens zum Beispiel eine Gehäusebohrung, die sich in axialer Richtung erstreckt und von der radial verlaufende Leitungen oder Lamellen zum Anschluss von hydraulischen Leitungen ausgehen. Zur Darstellung der ersten definierten Hubstellung ist an dem Ventilgehäusekörper eine Anlagefläche für die Positioniereinrichtung vorgesehen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schieberventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung eine Positionierfeder mit einer Federkraft umfasst, die einer Ventilfederkraft einer Ventilfeder entgegenwirkt. Die Ventilfeder dient vorzugsweise dazu, den Ventilkolben in eine Endstellung vorzuspannen. Bei einer Betätigung des Aktors wird der Ventilkolben durch den Aktor, zum Beispiel durch eine Magnetkraft, aus dieser Endstellung in seine zweite Endstellung verlagert. Die Positioniereinrichtung ist durch die Positionierfeder vorzugsweise in ihre erste Hubstellung vorgespannt, in welcher die Positioniereinrichtung an dem Ventilgehäusekörper anliegt. Zur Hubvergrößerung des Ventilkolbens ist die Positioniereinrichtung entgegen der Vorspannkraft der Positionierfeder, vorzugsweise in axialer Richtung, von der an dem Ventilgehäuse vorgesehenen Anlagefläche weg bewegbar.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schieberventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung an einem der Ventilfeder abgewandten Ende des Ventilkolbens angeordnet ist. Der Ventilkolben ist vorteilhaft zwischen der Positioniereinrichtung und der Ventilfeder angeordnet. Eine Federkonstante der Ventilfeder ist vorteilhaft deutlich kleiner als eine Federkonstante der Positionierfeder. Dadurch wird ein unerwünschtes Aufschwingen des Schieberventils sicher verhindert.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schieberventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben zwei durch eine Längsbohrung verbundene Querbohrungen umfasst, die eine Druckbeaufschlagung der Positioniereinrichtung ermöglichen. Über die Bohrungen ist die Positioniereinrichtung zum Beispiel mit einem Pumpendruck beaufschlagbar. Die daraus resultierende Druckkraft wirkt der Federkraft der Positionierfeder entgegen. Wenn der Druck null beziehungsweise Umgebungsdruck ist, dann drückt die Federkraft der Positionierfeder die Positioniereinrichtung gegen den Ventilgehäusekörper in die erste Hubstellung, solange der Aktor deaktiviert ist, insbesondere ein Magnetaktor stromlos ist. Wenn an der Positioniereinrichtung Pumpendruck anliegt, dann wird die Positioniereinrichtung in ihre zweite Hubstellung in axialer Richtung weg von dem Ventilgehäusekörper bewegt, solange der Aktor deaktiviert ist, insbesondere ein Magnetaktor stromlos oder unbestromt ist. Wird der Aktor aktiviert, insbesondere ein Magnetaktor bestromt, so wird ein Druckraum vor der Positioniereinrichtung über einen Entleerungskanal entleert. Dann drückt die Positionierfeder die Positioniereinrichtung wieder in ihre erste Hubstellung.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schieberventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung formschlüssig mit dem Aktor verbunden ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass der Aktor die axialen Bewegungen der Positioniereinrichtung zwischen ihren beiden Hubstellungen zur Hubvergrößerung oder Hubverstärkung des Ventilkolbens mitmacht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schieberventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung zwei Positionierelemente umfasst. Dadurch wird die formschlüssige Verbindung mit dem Aktor erheblich vereinfacht. Darüber hinaus wird die Darstellung einer Anlagefläche für die Positionierfeder an der Positioniereinrichtung vereinfacht. Des Weiteren wird die Darstellung einer Druckbeaufschlagungsfläche an der Positioniereinrichtung vereinfacht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schieberventils ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schieberventil als Längsschieberventil ausgeführt ist. Die Längsrichtung wird durch die vorab beschriebene axiale Richtung definiert.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schieberventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor einen Elektromagneten umfasst. Demzufolge handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Schieberventil vorzugsweise um ein magnetgesteuertes Längsschieberventil mit zwei Endstellungen oder Endlagen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
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1 ein erfindungsgemäßes Schieberventil im Längsschnitt;
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2 eine vergrößerte Darstellung einer Einzelheit II aus 1;
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3 eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung der 1 mit einem druckbeaufschlagten Ventilkolben und einem deaktivierten Aktor;
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4 die gleiche Darstellung wie in 1 bei Beginn einer Aktivierung, insbesondere Bestromung, des Aktors und
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5 die gleiche Darstellung wie in 3 mit verlagerter Positioniereinrichtung.
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In den 1 bis 5 ist ein erfindungsgemäßes Schieberventil 1 in verschiedenen Ausschnitten und Zuständen im Längsschnitt dargestellt. Das Schieberventil 1 umfasst ein Ventilgehäuse 3 mit einem Ventilgehäusekörper 5 und einer Kanalplatte 6. Der Ventilgehäusekörper 5 wird auch als Schieberplatte bezeichnet. Die Kanalplatte 6 wird auch als Zwischenblech bezeichnet.
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Der Ventilgehäusekörper 5 umfasst eine Gehäusebohrung 8, in welcher ein Ventilkolben 10 in axialer Richtung hin und her bewegbar aufgenommen ist. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Längsachse des Ventilkolbens 10. Von der Gehäusebohrung 8, in welcher der Ventilkolben 10 hin und her bewegbar geführt ist, gehen zur Darstellung von Anschlüssen 11 bis 15 des Schieberventils 1 radial verlaufende Lamellen oder Kanäle aus.
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Bei den Anschlüssen 11 und 12 handelt es sich um Tankanschlüsse. Bei dem Anschluss 13 handelt es sich um einen Pumpenanschluss. Bei dem Anschluss 14 handelt es sich um einen Tankanschluss. Bei dem Anschluss 15 handelt es sich um einen Verbraucherdruckanschluss. Eine Anschlusslamelle 16 dient unter anderem zur Darstellung eines Entleerungskanals, der im Folgenden noch beschrieben wird.
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Der Ventilkolben 10 ist an einem in den Figuren rechten Ende durch eine Ventilfeder 17 beaufschlagt. An dem der Ventilfeder 17 abgewandten Ende, also dem linken Ende in den Figuren, des Ventilkolbens 10 ist ein Aktor 18 angeordnet. Bei dem Aktor 18 handelt es sich um einen Magnetaktor, zum Beispiel um einen Elektromagneten.
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Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist der Aktor 18 mit einer Positioniereinrichtung 20 kombiniert. Die Positioniereinrichtung 20 dient dazu, eine Aktoranlagefläche in axialer Richtung zu verlagern. Dadurch kann vorteilhaft ohne zusätzliche Vorsteuerung eine Verstärkung oder Vergrößerung des Hubs des Ventilkolbens in seinen Endlagen erreicht werden.
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Die Positioniereinrichtung 20 umfasst ein erstes Positionierelement 21 und ein zweites Positionierelement 22. Die beiden Positionierelemente 21, 22 sind formschlüssig mit dem Aktor 18 verbunden. Dadurch wird auf einfache Art und Weise erreicht, dass der Aktor 18 eine axiale Verlagerung der Positioniereinrichtung 20 mitmacht.
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Das zweite Positionierelement 22 weist auf seiner dem Ventilkolben 10 zugewandten Seite eine Anlagefläche auf, mit welcher die Positioniereinrichtung 20 an dem Ventilgehäusekörper 5 zur Anlage kommt, wie man in 5 sieht. Das zweite Positionierelement 22 weist einen Bund 28 auf, der mit seiner dem Ventilkolben 10 zugewandten Seite eine Druckbeaufschlagungsfläche darstellt.
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In der vergrößerten Einzelheit II aus 1 sieht man, dass die Druckbeaufschlagungsfläche an dem Bund 28 des zweiten Positionierelements 22 über einen Positionierdruckkanal 25 und einen Positionierverbindungskanal 26 mit der Anschlusslamelle 16 verbunden ist. Die Anschlusslamelle 16 ist, wie man in 3 sieht, über Quer- und Längsbohrungen in dem Ventilkolben 10 mit dem Pumpenanschluss 13 verbindbar.
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In 5 sieht man, wie der Druck in dem Positionierverbindungskanal 26 und dem Positionierdruckkanal 25 an dem in 5 linken Ende des Ventilkolbens 10 vorbei über den Tankanschluss 11 abgebaut wird. In 5 stellen der Positionierdruckkanal 25 und der Positionierverbindungskanal 26 einen Entleerungskanal dar.
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Die dem Ventilkolben 10 abgewandte Seite des Bundes 28 des Positionierelements 22 stellt eine Anlagefläche für die Positionierfeder 24 dar. Die Positionierfeder 24 ist in axialer Richtung zwischen dem Positionierelement 22 und einer Anlagefläche 32 eingespannt, die an einem Anlagekörper 30 ausgebildet ist. Der Anlagekörper 30 ist (nicht dargestellt) starr mit dem Ventilgehäusekörper 5 verbunden. Demzufolge verändert sich der axiale Abstand zwischen dem Ventilgehäusekörper 5 und dem Anlagekörper 30 nicht.
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In 1 ist der Magnetaktor 18 unbestromt und am Pumpendruckanschluss 13 liegt kein Druck an. Die Federkraft der Positionierfeder 24 drückt das Positionierelement 22 gegen den Ventilgehäusekörper 5. Dadurch wird eine erste Hubstellung der Positioniereinrichtung 20 definiert.
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Wenn am Pumpenanschluss 13 Druck anliegt und der Magnetaktor 18 unbestromt ist, so wirkt, ausgehend von dem Pumpenanschluss 13, wie man in 3 sieht, über den Ventilkolben 10 in dem Positionierdruckkanal 25 und dem Positionierverbindungskanal 26 der Pumpendruck auf das Positionierelement 22 der Positioniereinrichtung 20. Die damit verbundene Druckkraft auf das Positionierelement 22 sorgt dafür, dass die Positioniereinrichtung 22 in ihre in 3 dargestellte zweite Hubstellung, in 3 nach links, verschoben wird.
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Durch einen Pfeil 41 ist eine auf die Positioniereinrichtung 20 wirkende Federkraft der Positionierfeder 24 angedeutet. Durch einen Pfeil 42 ist eine auf den Ventilkolben 10 wirkende Federkraft der Ventilfeder 17 angedeutet. Durch einen Pfeil 43 ist die Druckkraft auf das zweite Positionierelement 22 angedeutet.
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Wenn der Magnetaktor 18 bestromt wird, dann wird der Druck vor dem Positionierelement 22, wie man in den 4 und 5 sieht, über die Kanäle 25 und 26 zu dem Tankanschluss 11 abgebaut. Dann drückt die Positionierfeder 24 die Positioniereinrichtung 20 wieder in ihre rechte Endlage, die in 5 dargestellt ist und auch als erste Hubstellung bezeichnet wird. Die Rückstellkraft der Positionierfeder 24 kann auch hydraulisch dargestellt werden oder durch eine andere Kraft ersetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schieberventil
- 3
- Ventilgehäuse
- 5
- Ventilgehäusekörper
- 6
- Kanalplatte
- 8
- Gehäusebohrung
- 10
- Ventilkolben
- 11
- Anschluss
- 12
- Anschluss
- 13
- Anschluss
- 14
- Anschluss
- 15
- Anschluss
- 16
- Anschlusslamelle
- 17
- Ventilfeder
- 18
- Aktor
- 20
- Positioniereinrichtung
- 21
- Positionierelement
- 22
- Positionierelement
- 24
- Positionierfeder
- 25
- Positionierdruckkanal
- 26
- Positionierverbindungskanal
- 28
- Bund
- 30
- Anlagekörper
- 32
- Anlagefläche
- 41
- Pfeil
- 42
- Pfeil
- 43
- Pfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012222698 A1 [0002, 0005]
