DE112016004541B4

DE112016004541B4 - Schieberventil

Info

Publication number: DE112016004541B4
Application number: DE112016004541.7T
Authority: DE
Inventors: Shinji Miyazoe; Kazuhiro Noguchi
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2016-10-04
Publication date: 2023-12-28
Anticipated expiration: 2036-10-05
Also published as: WO2017061400A1; US20180274687A1; TW201727107A; TWI695947B; JP2017072162A; KR102601408B1; MX2018004044A; US10400902B2; JP6544640B2; BR112018006200A2; DE112016004541T5; CN108138973B; KR20180055825A; RU2707687C2; RU2018116419A3; CN108138973A; RU2018116419A

Abstract

Ein Schieberventil (1A, 1B) umfassend:einen Hauptventilabschnitt (2) mit einem Gehäuse (7), das eine Längsrichtung, eine Breitenrichtung und eine Höhenrichtung hat, wobei sich eine Ventilbohrung (8) innerhalb des Gehäuses (7) in der Längsrichtung des Gehäuses (7) erstreckt, Anschlüssen (P, A1, A2, E1, E2) für die Zufuhr, Abfuhr und den Auslass, die in dem Gehäuse (7) so ausgebildet sind, dass sie mit der Ventilbohrung (8) in Verbindung stehen, und einem Schieber (10), der in der Richtung der Achse (L) der Ventilbohrung (8) gleitend in die Ventilbohrung (8) eingesetzt ist; undeinen Steuerventilabschnitt (3), der durch Steuerfluid eine vorwärtstreibende Kraft in einer Richtung und eine Rückführkraft in der entgegengesetzten Richtung auf den Schieber (10) aufbringt,wobei die Querschnittsfläche der Ventilbohrung (8) in einer Richtung senkrecht zu der Achse (L) eine längliche Form mit einer langen Achse (X), die in der Höhenrichtung des Gehäuses (7) orientiert ist, und einer kurzen Achse (Y), die in der Breitenrichtung des Gehäuses (7) orientiert ist, ist und linke und rechte Kammerseitenwände (8a) aufweist, die sich linear in der Richtung der langen Achse (X) erstrecken und parallel zueinander verlaufen, eine erste Kammerendwand (8b), die die einen Enden der linken und rechten Kammerseitenwände (8a) verbindet, und eine zweite Kammerendwand (8c), die die anderen Enden der linken und rechten Kammerseitenwände (8a) verbindet, undwobei der Schieber (10) Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15) aufweist, welche die Strömungswege, die die Anschlüsse (P, A1, A2, E1, E2) verbinden, öffnen und schließen, und Schaftabschnitte (16), welche benachbarte Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15) miteinander verbinden und einen Durchmesser aufweisen, derkleiner ist als ein Durchmesser (x, y) der Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15), und wobei die Querschnittsform der Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15) in einer Richtung senkrecht zu der Achse (L) eine längliche Form ist mit einer langen Achse (X), die in der Höhenrichtung des Gehäuses (7) orientiert ist, und einer kurzen Achse (Y), die in der Breitenrichtung des Gehäuses (7) orientiert ist, und die gleiche Form und Größe aufweist wie die Querschnittsform der Ventilbohrung (8), und linke und rechte Stegseitenwände (25a) aufweist, die sich linear in der Richtung der langen Achse (X) erstrecken und parallel zueinander verlaufen, eine erste Stegendwand (25b), welche die einen Enden der linken und rechten Stegseitenwände (25a) verbindet, und eine zweite Stegendwand (25c), welche die anderen Enden der linken und rechten Stegseitenwände (25a) verbindet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schieberventil, in welchem Strömungswegezwischen mehreren Anschlussöffnungen durch einen Schieber (Kolben), der in einer Ventilbohrung gleitet, geöffnet und geschlossen werden.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2008 027 154 C5 ist eine Verteiler-Elektromagnetventilvorrichtung bekannt, die durch Installieren eines Elektromagnetventils auf einer Verteilerbasis gebildet wird, und die ein Stoppventil zum Anhalten der Zufuhr von Druckfluid zu dem Elektromagnetventil aufweist.
Die JP 2013 - 36 514 A offenbart ein Vorsteuermagnetventil.
Ein Schieberventil, in dem Strömungswege zwischen mehreren Anschlussöffnungen durch einen in einer Ventilbohrung gleitenden Schieber geöffnet und geschlossen werden, ist wohlbekannt und bspw. in dem japanischen Gebrauchsmuster JP 2606483 Y beschrieben. Wie in den 10 und 11 gezeigt ist, umfasst ein herkömmliches allgemeines Schieberventil 60 in einem Gehäuse 61 mit mehreren Anschlussöffnungen P, A1, A2, E1 und E2 eine Ventilbohrung 62 mit einem kreisförmigen Querschnitt, die mit den Anschlussöffnungen P, A1, A2, E1 und E2 in Verbindung steht, und ist so gestaltet, dass ein Schieber 63 in der Ventilbohrung 62 so aufgenommen ist, dass er in der Richtung der Achse L gleiten kann, dass ein Pilotventilabschnitt 67 an dem Endabschnitt des Gehäuses 61 vorgesehen ist, dass der Pilotventilabschnitt 67 einen Pilot- oder Steuerkolben 69 und ein Pilot- oder Steuerventil 68 aufweist, die ein Pilot- oder Steuerfluid auf den Steuerkolben 69 wirken lassen, und dass der Schieber 63 durch das Steuerventil 68 über den Steuerkolben 69 geschaltet wird.
Der Schieber 63 weist Stegabschnitte 64 mit einem kreisförmigen Querschnitt auf, an deren Außenumfang Dichtelemente 65 angebracht sind, und Schaftabschnitte 66 mit einem kreisförmigen Querschnitt und einem kleineren Durchmesser als die Stegabschnitte 64, welche die benachbarten Stegabschnitte 64 verbinden, und gleitet in der Ventilbohrung 62, so dass die Stegabschnitte 64 auf Ventilsitzabschnitten 62a die in Teilen der Ventilbohrung 62 ausgebildet sind, auflaufen und sich von den Ventilsitzabschnitten 62a trennen, und öffnet und schließt dadurch Strömungswege, welche die benachbarten Anschlussöffnungen P, A1, A2, E1 und E2 verbinden.
In einem solchen Schieberventil ist es zur Erhöhung der Durchflussrate des steuerbaren Druckfluides notwendig, die wirksame Querschnittsfläche der Strömungswege zu vergrößern. Beispiele für Verfahren hierfür umfassen das Vergrößern der Durchmesser der Ventilbohrung 62 und des Schiebers 63 (Stegabschnitte 64) und das Vergrößern des Hubes des Schiebers 63 und der Öffnungsbreite der Anschlussöffnungen P, A1, A2, E1 und E2.
Von diesen kann das erste Verfahren, bei welchem der Durchmesser der Ventilbohrung 62 und des Schiebers 63 vergrößert wird, einfach und zuverlässig die wirksame Querschnittsfläche der Strömungswege vergrößern. Verbunden hiermit wird aber auch die seitliche Breite des Gehäuses 61, d.h. die Ventilbreite, vergrößert, was zu einer erhöhten Größe des Schieberventils führt. Dieses Verfahren wird dann nicht bevorzugt, wenn ein Schieberventil gefordert ist, dessen Größe so klein wie möglich und dessen Durchflussrate so hoch wie möglich ist.
Andererseits hat das Verfahren, bei welchem der Hub des Schiebers 63 und die Öffnungsbreite der Anschlussöffnungen P, A1, A2, E1 und E2 vergrößert wird, den Vorteil, dass es nicht notwendig ist, die seitliche Breite des Gehäuses 61 zu vergrößern, was kaum zu einer Vergrößerung der Größe des Schieberventils führt. Da aber der Durchmesser der Ventilbohrung 62 und des Schiebers 63 nicht verändert werden, wird auch die Querschnittsfläche der Strömungswege um die Schaftabschnitte 66 des Schiebers 63, d.h. die Querschnittsfläche S0 der Strömungswege zwischen dem inneren Umfang der Ventilbohrung 62 und den äußeren Umfängen der Schaftabschnitte 66 nicht vergrößert. Daher ist es unvermeidbar, dass eine starke Einschränkung durch die Querschnittsfläche des Strömungsweges um die Schaftabschnitte erfolgt und es ist schwierig, die wirksame Querschnittsfläche des gesamten Strömungsweges in großem Maße zu erhöhen.
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Es ist eine technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schieberventil vorzuschlagen, das kompakt ist und ein rationelles Design aufweist und bei welchem im Vergleich zu einem bekannten Schieberventil, dessen Ventilbohrung und Schieber einen kreisförmigen Querschnitt haben, die Querschnittsfläche der Ventilbohrung vergrößert wird, ohne die Ventilbreite zu erhöhen. Die Querschnittsfläche der Strömungswege zwischen der Ventilbohrung und den Schaftabschnitten des Schiebers wird hierdurch erhöht und die wirksame Querschnittsfläche des gesamten Strömungsweges wird dadurch wirksam erhöht.
Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Schieberventil gemäß Anspruch 1 und ein Verteilerventil gemäß Anspruch 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zur Lösung der obigen Probleme umfasst das Schieberventil gemäß der vorliegenden Erfindung einen Hauptventilabschnitt mit einem Gehäuse mit einer Längsrichtung, einer Breitenrichtung und einer Höhenrichtung, wobei sich eine Ventilbohrung innerhalb des Gehäuses in der Längsrichtung des Gehäuses erstreckt, Anschlussöffnungen für die Zufuhr, Abfuhr und den Auslass, die in den Gehäuse so ausgebildet sind, dass sie mit der Ventilbohrung in Verbindung stehen, und einen Schieber, der gleitend in der Richtung der Achse der Ventilbohrung in die Ventilbohrung eingesetzt ist, und einen Pilot- oder Steuerventilabschnitt, der eine vorwärtstreibende (propulsierende) Kraft in einer Richtung und eine Rückwärtskraft in der entgegengesetzten Richtung durch Pilot- oder Steuerfluid auf den Schieber aufbringt.
Die Querschnittsform der Ventilbohrung in einer Richtung senkrecht zu der Achse ist eine längliche Form mit einer langen Achse, die in der Höhenrichtung des Gehäuses orientiert ist, und einer kurzen Achse, die in der Breitenrichtung des Gehäuses orientiert ist, und hat linke und rechte Kammerseitenwände, die sich in linearer Richtung in der Richtung der Längsachse und parallel zueinander erstrecken, eine erste Kammerendwand, welche ein Ende der linken und rechten Kammerseitenwände verbindet, und eine zweite Kammerendwand, welche die anderen Enden der linken und rechten Kammerseitenwände verbindet. Der Schieber hat Stegabschnitte, welche die Strömungswege , die die Anschlüsse verbinden, öffnen und schließen, und Schaftabschnitte, welche benachbarte Stegabschnitte miteinander verbinden und einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als der der Stegabschnitte, und die Querschnittsfläche der Stegabschnitte in einer Richtung senkrecht zu der Achse ist eine längliche Form mit einer langen Achse, die in der Höhenrichtung des Gehäuses orientiert ist, und einer kurzen Achse, die in der Breitenrichtung des Gehäuses orientiert ist, hat die gleiche Form und Größe wie die Querschnittsform der Ventilbohrung und linke und rechte Stegseitenwände, die sich linear in der Richtung der Längsachse und parallel zueinander erstrecken, eine erste Stegendwand, welche die einen Enden der linken und rechten Stegseitenwände verbindet, und eine zweite Stegendwand, welche die anderen Enden der linken und rechten Stegseitenwände verbindet.
Bei der vorliegenden Erfindung umfasst der Pilotventilabschnitt einen Pilot- oder Steuerkolben, der eine vorwärtstreibende Kraft auf den Schieber ausübt, und ein elektromagnetisches Pilot- oder Steuerventil, welches bewirkt, dass ein Steuerfluid auf den Steuerkolben wirkt, wobei die Querschnittsform des Steuerkolbens in einer Richtung senkrecht zu der Achse eine längliche Form ist mit einer langen Achse, die in der Höhenrichtung des Gehäuses orientiert ist, und einer kurzen Achse, die in der Breitenrichtung des Gehäuses orientiert ist, und umfasst linke und rechte Kolbenseitenwände, die sich linear in der Richtung der Längsachse erstrecken und parallel zueinander verlaufen, eine erste Kolbenendwand, welche die einen Enden der linken und rechten Kolbenseitenwände verbindet, und eine zweite Kolbenendwand, welche die anderen Enden der linken und rechten Kolbenseitenwände verbindet.
In diesem Fall ist der Durchmesser in der Richtung der langen Achse des Steuerkolbens vorzugsweise größer als der Durchmesser in der Richtung der langen Achse der Stegabschnitte des Schiebers, und der Durchmesser in der Richtung der kurzen Achse des Steuerkolbens ist gleich dem Durchmesser in der Richtung der kurzen Achse der Stegabschnitte.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Querschnittsform der Schaftabschnitte in der Richtung senkrecht zu der Achse eine Kreisform oder eine längliche Form mit einer langen Achse, die in der Richtung der Höhe des Gehäuses orientiert ist, und einer kurzen Achse, die in der Breitenrichtung des Gehäuses orientiert ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung haben die erste Kammerendwand und die zweite Kammerendwand der Ventilbohrung und die erste Stegendwand und die zweite Stegendwand der Stegabschnitte jeweils eine halbkreisförmige Gestalt und ihre jeweiligen Krümmungsradien sind einander gleich.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung bestehen die erste Kammerendwand und die zweite Kammerendwand der Ventilbohrung und die erste Stegendwand und die zweite Stegendwand der Stegabschnitte aus einem geraden Abschnitt senkrecht zu den Kammerseitenwänden der Ventilbohrung und den Stegseitenwänden der Stegabschnitte und kreisbogenförmigen Eckabschnitten, welche den geraden Abschnitt sanft mit Enden der Kammerseitenwände und der Stegseitenwände verbinden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verteilerventil gebildet, in welchem mehrere Schieberventile mit der gleichen Ventilbreite auf einem Verteiler angebracht sind, und wenigstens eines der mehreren Schieberventile ist das Schieberventil gemäß der vorliegenden Erfindung.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Bei dem Schieberventil gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Querschnittsform der Ventilbohrung und der Stegabschnitte des Schiebers in einer länglichen Form ausgestaltet mit einer langen Achse in der Richtung der Höhe des Gehäuses. Im Vergleich zu dem bekannten Schieberventil, dessen Ventilbohrung und Schieber einen kreisförmigen Querschnitt haben, kann daher die Querschnittsfläche der Ventilbohrung ohne Vergrößerung der Ventilbreite erhöht werden, und die Querschnittsfläche der Durchflusswege zwischen der Ventilbohrung und den Schaftabschnitten des Schiebers kann vergrößert werden. Hierdurch ist es möglich, die wirksame Querschnittsfläche des gesamten Strömungsweges in großem Maße und wirksam zu erhöhen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Schieberventils gemäß einer ersten Ausführungsform
2. ist ein Längsschnitt durch das Schieberventil gemäß der ersten Ausführungsform in einem zusammengebauten Zustand entlang der Achse der Ventilbohrung
3 ist eine Bodenansicht des Hauptventilabschnitts gemäß 2.
4 ist ein vergrößerter Schnitt entlang der Linie IV-IV in 2.
5 ist ein Schnitt durch einen Hauptteil, der die Querschnittsform der Ventilbohrung und des Schiebers des Schieberventils der zweiten Ausführungsform zeigt.
6 ist eine Seitenansicht eines Verteilerventils, das durch Montieren des Schieberventils gemäß der vorliegenden Erfindung auf einem Verteiler gebildet wird.
7 ist eine Draufsicht auf 6.
8 ist eine Ansicht von links auf 6.
9 ist ein vergrößerter Schnitt entlang der Linie IX-IX in 7.
10 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines bekannten Schieberventils.
11 ist ein Schnitt durch das bekannte Schieberventil in einem montierten Zustand.

Beschreibung von Ausführungsformen
Die 1 bis 4 zeigen eine erste Ausführungsform eines Schieberventils gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Schieberventil 1A ist ein einzelnes Pilot- oder Steuerschieberventil mit einem Pilotventil 4 und umfasst einen Hauptventilabschnitt 2 mit einem Ventilaufbau wie ein Fünf-Wege-Ventil und einen Pilot- oder Steuerventilabschnitt 3, der an einem Ende in der Längsrichtung des Hauptventilabschnitts 2 vorgesehen ist. Das durch das Schieberventil 1A gesteuerte Druckfluid ist Druckluft.
Das Gehäuse 7 des Hauptventilabschnitts 2 hat eine rechteckige Blockform mit einer Längsrichtung, einer Breitenrichtung und einer Höhenrichtung und an seiner unteren Fläche sind fünf Anschlussöffnungen P, A1, A2, E1 und E2 für die Zufuhr, Abfuhr und den Auslass in der Längsrichtung des Gehäuses 7 ausgebildet. Die Anordnung der fünf Anschlussöffnungen ist derart, dass die ersten und zweiten Ausgangsanschlüsse A1 und A2 an beiden Seiten des zentralen Eingangsabschlusses P angeordnet sind und dass die ersten und zweiten Auslassanschlüsse E1 und E2 an beiden Außenseiten der ersten und zweiten Ausgangsanschlüsse A1 und A2 angeordnet sind.
Wie in 3 gezeigt ist, ist in der Vorderansicht die Form des Eingangsanschlusses P und der Ausgangsanschlüsse A1 und A2 eine rechteckige Form, die in der Breitenrichtung des Gehäuses 7 verlängert ist, und die Öffnungsbreite m der Anschlüsse P, A1 und A2 in der Breitenrichtung des Gehäuses 7 ist größer als die Öffnungsbreite n in der Längsrichtung. Andererseits haben die Auslassanschlüsse E1 und E2 in der Vorderansicht im Wesentlichen die Form des japanischen Kanji-Buchstabens „totsu“ und eine Hälfte der Anschlüsse E1 und E2 an der Seite der Ausgangsanschlüsse A1 und A2 und die andere Hälfte an der entgegengesetzten Seite unterscheiden sich in der Öffnungsbreite in der Breitenrichtung des Gehäuses 7. Die Öffnungsbreite m1 der einen Hälfte ist größer als die Öffnungsbreite m2 der anderen Hälfte.
Eine Ventilbohrung (Ventilkammer) 8, die mit den fünf Anschlüssen P, A1, A2, E1 und E2 in Verbindung steht, ist so in dem Gehäuse 7 ausgebildet, das sie das Gehäuse 7 in der Längsrichtung durchtritt. Wie in 4 gezeigt ist, ist die Querschnittsform der Ventilbohrung 8 in einer Richtung senkrecht zu der Achse L eine Form, die in der Höhenrichtung des Gehäuses 7 verlängert ist. Das bedeutet, dass die Ventilbohrung 8 eine längliche Form mit einer langen Achse X, die in der Höhenrichtung des Gehäuses 7 orientiert ist, und einer kurzen Achse Y, die in der Breitenrichtung des Gehäuses 7 orientiert ist, hat und durch linke und rechte Kammerseitenwände 8a, 8a, welche sich linear in der Richtung der langen Achse X erstrecken und parallel zueinander verlaufen, eine obere erste Kammerendwand 8b, welche die einen Enden der linken und rechten Kammerseitenwände 8a, 8a verbindet, und eine untere zweite Kammerendwand 8c, welche die anderen Enden der linken und rechten Kammerseitenwände 8a, 8a verbindet, umgeben wird. Die erste Kammerendwand 8b und die zweite Kammerendwand 8c haben jeweils eine halbkreisförmige Gestalt, und ihre jeweiligen Krümmungsradien r sind einander gleich.
Der Innendurchmesser der Ventilbohrung 8 ist an Positionen, an welchen die Anschlüsse P, A1, A2, E1 und E2 münden, vergrößert und so konfiguriert, dass dann, wenn sich die Dichtelemente 18 bis 21 des Schiebers (Kolben) 10, die später beschrieben werden, von der Ventilbohrung 8 trennen, um die Strömungswege zu öffnen, die Dichtelemente 18 bis 21 innerhalb der vergrößerten Abschnitte der Ventilbohrung 8 angeordnet werden, d.h. innerhalb der vergrößerten Abschnitte 8A.
Bei dem dargestellten Beispiel sind die Längen t in der Richtung der langen Achse X der linken und rechten Kammerseitenwände 8a, 8a, die gerade Linien bilden, einander gleich und kleiner als der Durchmesser Y der Ventilbohrung 8 in der Richtung der kurzen Achse Y. Die Längen t können aber auch gleich oder größer sein als der Durchmesser Y in der Richtung der kurzen Achse Y.
Ein Schieber 10, welcher Strömungswege, die die benachbarten Anschlussöffnungen verbinden, öffnet und schließt, ist in Richtung der Achse L der Ventilbohrung 8 gleitend in die Ventilbohrung 8 eingesetzt. Der Schieber 10 hat einen ersten Stegabschnitt 11, der in der Mitte in der Richtung der Achse L angeordnet ist, einen zweiten Stegabschnitt 12 und einen dritten Stegabschnitt 13, die an beiden Seiten des Stegabschnitts 11 angeordnet sind, einen vierten Stegabschnitt 14 und einen fünften Stegabschnitt 15, die an den Außenseiten des zweiten Stegabschnitts 12 bzw. des dritten Stegabschnitts 13 angeordnet sind, und Schaftabschnitte 16, welche benachbarte Stegabschnitte miteinander verbinden. Die Schaftabschnitte 16 haben einen kleineren Durchmesser als die Stegabschnitte 11 bis 15. Außerdem können die Stegabschnitte 11 bis 15 und die Schaftabschnitte 16 einstückig miteinander ausgebildet sein, oder sie können getrennt ausgebildet und miteinander verbunden sein.
Ein erstes Dichtelement 18, welches einen Strömungsweg, der den Eingangsanschluss P mit dem ersten Ausgangsanschluss A1 verbindet, öffnet und schließt, indem es auf die Ventilsitzabschnitte 9, die in Teilen der Ventilbohrung 8 ausgebildet sind, aufläuft und sich von den Ventilsitzabschnitten 9 separiert, und ein zweites Dichtelement 19, welches einen Strömungsweg, der den Eingangsanschluss P und den zweiten Ausgangsanschluss A2 verbindet, in der gleichen Weise öffnet und schließt, sind in zurückgesetzte Nuten in dem Außenumfang des ersten Stegabschnitts 11 eingesetzt. Ein drittes Dichtelement 19, welches einen Strömungsweg, der den ersten Ausgangsanschluss A1 und den ersten Auslassanschluss E1 verbindet, in der gleichen Weise öffnet und schließt, ist in eine zurückgesetzte Nut in dem Außenumfang des zweiten Stegabschnitts 12 eingesetzt. Ein viertes Dichtelement 21, welches einen Strömungsweg, der den zweiten Ausgangsanschluss A2 mit dem zweiten Auslassanschluss E2 verbindet, in der gleichen Weise öffnet und schließt, ist in eine zurückgesetzte Nut in dem Außenumfang des dritten Stegabschnitts 13 eingesetzt. Ein fünftes Dichtelement 22, welches normalerweise das Kammerende an der ersten Endseite der Ventilbohrung 8 verschließt, ist in eine zurückgesetzte Nut in dem Außenumfang des vierten Stegabschnitts 14 eingesetzt. Ein sechstes Dichtelement 23, welches normalerweise das Kammerende an der zweiten Endseite der Ventilbohrung 8 verschließt, ist in eine zurückgesetzte Nut in dem Außenumfang des fünften Stegabschnitts 15 eingesetzt.
Die ersten bis vierten Dichtelemente 18 bis 21 sind als Packungen mit einer Querschnittsform, die in der radialen Richtung der Dichtelemente verlängert ist, ausgeführt, und das fünfte Dichtelement 22 und das sechste Dichtelement 23 sind als O-Ringe ausgeführt.
Die Querschnittsflächen der ersten bis fünften Stegabschnitte 11 bis 15 in der Richtung senkrecht zu der Achse L haben die gleiche Form und Größe und haben auch im Wesentlichen die gleiche Form und Größe wie die Querschnittsform der Ventilbohrung 8. Daher wird ihre besondere Form lediglich beispielhaft anhand des in 4 gezeigten ersten Stegabschnitts 11 beschrieben.
Somit ist die Querschnittsform des Stegabschnitts 11 eine Form, die in der Höhenrichtung des Gehäuses 7 verlängert ist, und weist eine lange Achse X, die in der Höhenrichtung des Gehäuses 7 orientiert ist, und eine kurze Achse, die in der Breitenrichtung des Gehäuses 7 orientiert ist. Der Stegabschnitt 11 hat linke und rechte Stegseitenwände 25a, 25a, die sich linear in der Richtung der langen Achse X erstrecken und parallel zueinander verlaufen, eine obere erste Stegendwand 25b, welche die einen Enden der linken und rechten Stegseitenwände 25a, 25a verbindet, und eine untere zweite Stegendwand 25c, welche die anderen Enden der linken und rechten Stegseitenwände 25a, 25a verbindet. Die erste Stegendwand 25b und die zweite Stegendwand 25c haben jeweils eine halbkreisförmige Gestalt und ihre jeweiligen Krümmungsradien sind einander gleich.
Der Durchmesser des Stegabschnitts 11 in der Richtung der langen Achse X ist gleich dem Durchmesser x der Ventilbohrung 8 in der Richtung der langen Achse X, und der Durchmesser des Stegabschnitts 11 in der Richtung der kurzen Achse Y ist gleich dem Durchmesser y der Ventilbohrung 8 in der Richtung der kurzen Achse Y. Die Längen der linken und rechten Stegseitenwände 25a, 25a des Stegabschnitts 11 sind einander gleich und auch der Länge t der linken und rechten Kammerseitenwände 8a, 8a der Ventilbohrung 8 gleich. Außerdem sind die Krümmungsradien der ersten Stegendwand 25b und der zweiten Stegendwand 25c des Stegabschnitts 11 einander gleich und auch den Krümmungsradien r der ersten Kammerendwand 8b und der zweiten Kammerendwand 8c der Ventilbohrung 8 gleich.
Der Durchmesser x in der Richtung der langen Achse X und der Durchmesser y in der Richtung der kurzen Achse Y des Stegabschnitts 11 sind Durchmesser (Dichtungsdurchmesser) an den Positionen des Dichtelements 18 oder 19, das in Kontakt mit der Innenfläche der Ventilbohrung 8 steht.
Bei dem dargestellten Bespiel ist die Länge t der linken und rechten Stegseitenwände 25a, 25a in der Richtung der langen Achse X so gewählt, dass sie kleiner ist als der Durchmesser y in der Richtung der kurzen Achse Y. Wie bei der Ventilbohrung 8 kann aber die Länge t auch gleich oder größer gewählt sein als der Durchmesser y in der Richtung der kurzen Achse Y.
Der erste Stegabschnitt 11 des Schiebers 10 kann in einen Abschnitt, an welchem das erste Dichtelement 18 angebracht ist, und einen Abschnitt, an welchem das zweite Dichtelement 19 angebracht ist, aufgeteilt werden.
Da von den mehreren Stegabschnitten 11 bis 15 die vierten und fünften Stegabschnitte 14 und 15 normalerweise die Kammerenden der Ventilbohrung 8 verschließen und keine Strömungswege öffnen und schließen, werden in der nachfolgenden Beschreibung, wenn es nicht notwendig ist, die vierten und fünften Stegabschnitte 14 und 15 zu beschreiben, lediglich die ersten bis dritten Stegabschnitte 11 bis 13 beschrieben und auf die Beschreibung der Stegabschnitte 14 und 15 wird verzichtet.
Andererseits ist die Querschnittsform der Schaftabschnitte 16, welche die benachbarten Stegabschnitte 11 bis 13 in einer Richtung senkrecht zu der Achse L verbinden, kreisförmig. Der Durchmesser d der Schaftabschnitte 16 kann kleiner sein als der Durchmesser y der Stegabschnitte 11 bis 13 in der Richtung der kurzen Achse Y, beträgt aber vorzugsweise 2/3 oder weniger des Durchmessers y und stärker bevorzugt 1/2. Bei dem dargestellten Beispiel ist er so gewählt, dass er etwa 1/3 des Durchmessers y beträgt.
Eine Pilot- oder Steuerzufuhröffnung 28, die mit dem Eingangsanschluss P in Verbindung steht, ist in dem Gehäuse 7 parallel zu der Ventilbohrung 8 ausgebildet, ein erstes Ende 28a der Steuerzufuhröffnung 28 öffnet sich an einem ersten Ende 7a, das ein Ende in der Längsrichtung des Gehäuses 7 ist, und ein zweites Ende 28b der Steuerzufuhröffnung 28 öffnet sich an einem zweiten Ende 7b, welches das entgegengesetzte Ende in der Längsrichtung des Gehäuses 7 ist.
Der Steuerventilabschnitt 3, der durch die Steuerluft eine vorwärtstreibende Kraft in einer Richtung und eine Rückwärtskraft in der entgegengesetzten Richtung auf den Schieber 10 aufbringt, ist an dem ersten Ende 7a des Gehäuses 7 vorgesehen, und ein Endblock 29 ist an dem zweiten Ende 7b des Gehäuses 7 angebracht.
Eine Rückführdruckkammer 30, der die Druckaufnahmefläche 10a an einem Ende des Schiebers 10 zugewandt ist, und eine Verbindungsöffnung 31, welche die Rückführdruckkammer 30 mit dem zweiten Ende 28b der Steuerzufuhröffnung 28 verbindet, sind in dem Endblock 29 ausgebildet. Von dem Eingangsanschluss P wird der Rückführdruckkammer 30 durch die Verbindungsöffnung 31 und die Steuerzufuhröffnung 28 immer Steuerluft zugeführt. Eine Rückführfeder kann in der Druckkammer 30 vorgesehen sein, um die Rückführkraft durch die Steuerluft zu unterstützen.
Andererseits weist der Steuerventilabschnitt 3 einen Kolbenkasten 34 auf, der mit dem Gehäuse 7 verbunden ist, und das Steuerventil 4, das ein Elektromagnetventil und mit dem Kolbenkasten 34 verbunden ist.
Eine Kolbenkammer 35, die mit einem Endabschnitt der Ventilbohrung 8 in Verbindung steht, ist in dem Kolbenkasten 34 ausgebildet. In der Kolbenkammer 35 ist ein Pilot- oder Steuerkolben 36, der eine vorwärtstreibende Kraft auf den Schieber 10 ausübt, in der Richtung der Achse L gleitend aufgenommen. Ein Kolbenschaft 36a, der in die Ventilbohrung 8 eingesetzt ist, ist an einer Oberfläche des Steuerkolbens 36, welche dem Schieber 10 zugewandt ist, ausgebildet, und die Spitze des Kolbenschaftes 36a steht in Kontakt mit der Endfläche des Schiebers 10.
Eine Kolbendichtung (Packung) 37, welche zwischen dem Außenumfang des Steuerkolbens 36 und dem Innenumfang der Kolbenkammer abdichtet, ist an dem Außenumfang des Steuerkolbens 36 angebracht. Eine Propulsionsdruckkammer 38 (zum Vorwärtstreiben) ist an einer Seite des Steuerkolbens 36 über den Steuerkolben 36 und die Kolbendichtung 37 gebildet. Die Propulsionsdruckkammer 38 steht über die Steuerzufuhr/Ablassöffnung 38a, den Handbetätigungsabschnitt 39, das Steuerventil 4 und die Verbindungsöffnung 32 mit dem ersten Ende 28a der Steuerzufuhröffnung 28 in Verbindung. Durch Betätigen des Handbetätigungsabschnitts 39 oder des Steuerventils 4 wird Steuerluft zu/von der Propulsionsdruckkammer 38 durch den Eingangsanschluss P zugeführt bzw. abgeführt.
Die Kolbendichtung 37 ist eine Lippen-Kolbendichtung mit einer Dichtungsdirektionalität, und die Lippe der Kolbendichtung 37 ist zu der Seite der Druckkammer 38 gerichtet.
Eine offene Kammer 40, welche zwischen der hinteren Fläche des Steuerkolbens 36 und dem Schieber 10 ausgebildet ist, ist zur Atmosphäre offen.
Die Querschnittsform der Kolbenkammer 35 und des Steuerkolbens 36 in einer Richtung senkrecht zu der Achse L sind zueinander identisch und weisen eine rennbahnähnliche Form auf, die in der Höhenrichtung des Gehäuses 7 verlängert ist. Den Steuerkolben 36 beschreibend hat der Steuerkolben 36 eine längliche Querschnittsform mit einer langen Achse X, die in der Höhenrichtung des Gehäuses 7 orientiert ist, und einer kurzen Achse Y, die in der Breitenrichtung des Gehäuses 7 orientiert ist, und weist linke und rechte Kolbenseitenwände 41a, 41a auf, die gerade Linien in der Richtung der langen Achse X bilden und parallel zueinander verlaufen, eine obere erste Kolbenendwand 41b, welche die einen Enden der linken und rechten Kolbenseitenwände 41a, 41a verbindet, und eine untere zweite Kolbenendwand 41c, welche die anderen Enden der linken und rechten Kolbenseitenwände 41a, 41a verbindet. Die erste Kolbenendwand 41b und die zweite Kolbenendwand 41c haben jeweils eine halbkreisförmige Gestalt und ihre jeweiligen Krümmungsradien sind einander gleich.
Der Durchmesser yp des Steuerkolbens 36 in der Richtung der kurzen Achse Y ist gleich dem Durchmesser y der Stegabschnitte 11 bis 15 des Schiebers 10 in der Richtung der kurzen Achse Y, und der Durchmesser xp des Steuerkolbens 36 in der Richtung der langen Achse X ist größer als der Durchmesser x der Stegabschnitte 11 bis 15 in der Richtung der langen Achse X. Daher ist die Querschnittsfläche des Steuerkolbens 36 größer als die Querschnittsfläche der Stegabschnitte 11 bis 15 des Schiebers 10 und daher ist die Druckaufnahmefläche der Druckaufnahmefläche 36b des Steuerkolbens 36 größer als die Druckaufnahmefläche der Druckaufnahmefläche 10a der Endfläche des Stegabschnitts 15 des Schiebers 10.
Der Durchmesser xp in der Richtung der langen Achse X und der Durchmesser yp in der Richtung der kurzen Achse Y des Steuerkolbens 36 sind diejenigen Durchmesser (Dichtungsdurchmesser) an den Positionen der Kolbendichtung 37 in Kontakt mit der Innenfläche der Kolbenkammer 35 und sind gleich dem Durchmesser in der Richtung der langen Achse X bzw. dem Durchmesser in der Richtung der kurzen Achse Y der Kolbenkammer 35.
Wie bei dem Steuerkolben 36 hat auch der Kolbenschaft 36a eine Querschnittsfläche, die in der Höhenrichtung des Gehäuses 7 verlängert ist. Der Kolbenschaft 36a kann aber auch jede beliebige Form und Größe haben, so lange er frei in die Ventilbohrung 8 eintreten und diese verlassen kann.
Das Steuerventil 4 ist ein Drei-Wege-Elektromagnetventil und so konfiguriert, dass dann, wenn das Steuerventil 4 eingeschaltet wird, Steuerluft der Propulsionsdruckkammer 38 durch das Steuerventil 4 von dem Eingangsanschluss P durch die Steuerzufuhr/Auslassöffnung 38a zugeführt wird, und dass dann, wenn das Steuerventil 4 abgeschaltet wird, die Steuerluft von der Propulsionsdruckkammer 38 durch das Steuerventil 4 in die Umgebung abgelassen wird.
Der Handbetätigungsabschnitt 39 realisiert den gleichen Betriebszustand wie wenn das Steuerventil 4 durch eine Handbetätigung des Betätigungselements 39a zur Zeit eines Stromausfalls, einer Wartung oder dergleichen eingeschaltet wird. Da seine Gestaltung und Betriebsweise wohlbekannt sind, wird auf die Beschreibung hier verzichtet.
Bei dem Schieberventil 1A mit dem obigen Aufbau zeigt 2 einen Schaltzustand, wenn das Steuerventil 4 aus ist. Da zu dieser Zeit die Steuerluft in der Propulsionsdruckkammer 38 durch das Steuerventil 4 abgelassen wird und die Rückführdruckkammer 30 mit Steuerluft versorgt wird, werden der Schieber 10 und der Steuerkolben 36 durch die auf die Druckaufnahmefläche 10a des Schiebers 10 wirkende Steuerluft zu der Rückführposition verschoben. Dadurch schließt das erste Dichtelement 18 des ersten Stegabschnitts 11 den Strömungsweg, welcher den Eingangsanschluss P mit dem ersten Ausgangsanschluss A1 verbindet, das vierte Dichtelement 21 des dritten Stegabschnitts 13 verschließt den Strömungsweg, welcher den zweiten Ausgangsanschluss A2 mit dem zweiten Ablassanschluss E2 verbindet, der Eingangsanschluss P und der zweite Ausgangsanschluss A2 stehen miteinander in der Verbindung und der erste Ausgangsanschluss A1 und der erste Ablassanschluss E1 stehen miteinander in Verbindung.
Wenn aus diesem Zustand das Steuerventil eingeschaltet wird, wird der Propulsionsdruckkammer 38 durch das Steuerventil 4 Steuerluft zugeführt und diese Steuerluft wirkt auf die Druckaufnahmefläche 36b des Steuerkolbens 36 und presst den Steuerkolben 36 in der Figur nach rechts. Dadurch wird der Steuerkolben 36 durch eine wirkende Kraft auf der Basis des Flächenunterschieds zwischen der Druckaufnahmefläche 36b und der Druckaufnahmefläche 10a des Schiebers 10 vorwärtsbewegt und verschiebt den Schieber 10 zu der Vorwärtsposition. Dadurch schließt das zweite Dichtelement 19 des ersten Stegabschnitts 11 den Strömungsweg, welcher den Eingangsanschluss P mit dem zweiten Ausgangsanschluss A2 verbindet, das dritte Dichtelement 20 des zweiten Stegabschnitts 12 verschließt den Strömungsweg, welcher den ersten Ausgangsanschluss A1 mit dem ersten Ablassanschluss E1 verbindet, der Eingangsanschluss P und der erster Ausgangsanschluss A1 stehen miteinander in Verbindung und der zweite Ausgangsanschluss A2 und der zweite Ablassanschluss E2 stehen miteinander in Verbindung.
Bei dem Schieberventil 1A mit dem oben beschriebenen Aufbau sind die Querschnittsformen der Ventilbohrung 8 und der Stegabschnitte 11 bis 15 des Schiebers 10 länglich. Im Vergleich zu einem bekannten Schieberventil 60, das in den 10 und 11 gezeigt ist und dessen Ventilbohrung 62 und Schieber 63 einen kreisförmigen Querschnitt haben, kann somit die Querschnittsfläche der Ventilbohrung 8 vergrößert werden, ohne die seitliche Breite des Schieberventils zu erhöhen, d.h. die Ventilbreite. Dadurch wird die Querschnittsfläche S der Strömungswege, welche zwischen dem Innenumfang der Ventilbohrung 8 und den Außenumfängen der Schaftabschnitte 16 des Schiebers 10 gebildet werden (die Querschnittsfläche der Strömungswege um die Schaftabschnitte), vergrö-ßert und die wirksame Querschnittsfläche des gesamten Strömungsweges wird in großem Maße und wirksam erhöht.
Wenn bei dem wohlbekannten Schieberventil 50 der Ventilbohrung 62 y (=2r) beträgt und der Durchmesser der Schaftabschnitte 66 des Schiebers 36 gleich d ist, ist somit die Querschnittsfläche S0 der Strömungswege um die Schaftabschnitte gleich π × (y²-d²) / 4.
Dagegen ist bei dem Schieberventil 1A gemäß der vorliegenden Erfindung, das in den 1 bis 4 gezeigt ist, die Querschnittsfläche S der Strömungswege um die Schaftabschnitte 16 des Schiebers gleich (π × (y² - d²) / 4) + (t × y), d.h. um t × y größer als die Querschnittsfläche S0 des bekannten Schieberventils 60.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Querschnittsform der Schaftabschnitte 16 die gleiche längliche Form sein wie die des Stegabschnitts 11, wie es in 4 durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Da in diesem Fall die Länge in der Richtung der langen Achse X der linken und rechten Schaftseitenwände 16a, welche gerade Linien bilden, der Schaftabschnitte 16 gleich t ist, der Durchmesser in der Richtung der kurzen Achse Y der Schaftabschnitte 16 gleich d ist und der Krümmungsradius der ersten axialen Endwand 16b und der zweiten axialen Endwand 16c gleich d/2 ist, ist die Querschnittsfläche S der Strömungswege um die Schaftabschnitte des Schiebers 10 gleich (π × (y² - d²) / 4) + (t × y-d)) und ist größer als die Querschnittsfläche S0 des bekannten Schieberventils 60 um t × (y - d).
Es ist auch in Betracht zu ziehen, die Querschnittsfläche der Ventilbohrung 8 und der Stegabschnitte 11 bis 15 elliptisch zu gestalten. Die elliptische Ventilbohrung und Stegabschnitte sind aber schwierig zu bearbeiten, da es schwierig ist, die notwendige Präzision zu erreichen. Bspw. in dem Fall der Ausbildung einer elliptischen Ventilbohrung mit der gleichen Querschnittsfläche wie die der Ventilbohrung 8 gemäß der vorliegenden Erfindung ist außerdem dann, wenn die Durchmesser y in der Richtung der kurzen Achse Y beider Ventilbohrung gleich sind, der Durchmesser in der Richtung der X-Achse der elliptischen Ventilbohrung größer als der Durchmesser x in der Richtung der X-Achse bei der Ventilbohrung 8 gemäß der vorliegenden Erfindung, so dass dies im Vergleich zu der vorliegenden Erfindung ineffizient ist.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die Querschnittsform des Steuerkolbens 36 in dem Steuerventilabschnitt 3 eine längliche Form ähnlich der der Stegabschnitte 11 bis 15 des Schiebers 10. Der Durchmesser xp in der Richtung der langen Achse X ist daher größer als der Durchmesser x in der Richtung der langen Achse X der Stegabschnitte 11 bis 15 der Spule 10, der Durchmesser yp in der Richtung der kurzen Achse Y des Steuerkolbens 36 ist aber der gleiche wie der Durchmesser y in der Richtung der kurzen Achse Y der Stegabschnitte 11 bis 15. Daher wird die seitliche Breite des Kolbenkastens 34, d.h. die seitliche Breite des Schieberventils 1A, nicht vergrößert.
4 ist eine Schnittansicht, die einen Hauptteil des Schieberventils 1B gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt. Das Schieberventil 1B gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Schieberventil 1A der ersten Ausführungsform dahingehend, dass die erste Kammerendwand 8b und die zweite Kammerendwand 8c der Ventilbohrung 8 und die erste Stegendwand 25b und die zweite Stegendwand 25c jeder der Stegabschnitte 11 bis 15 des Schiebers 10 nicht halbkreisförmig sind.
Das bedeutet, dass die erste Kammerendwand 8b und die zweite Kammerendwand 8c der Ventilbohrung 8 einen geraden Abschnitt 8d senkrecht zu den Kammerseitenwänden 8a und bogenförmige Eckabschnitte 8e, welche beiden Enden des geraden Abschnitts 8d mit Enden der linken und rechten Kammerseitenwände 8a sanft verbinden, aufweisen und dass die erste Stegendwand 25b und die zweite Stegendwand 25c der Stegabschnitte 11 bis 15 einen geraden Abschnitt 25d senkrecht zu den Stegseitenwänden 25a und bogenförmige Eckabschnitte 25d, welche beide Enden des geraden Abschnitts 25d mit Enden der linken und rechten Stegseitenwände 25a sanft verbinden, aufweisen.
Durch Ausbilden der geraden Abschnitte 8d und 25d in der ersten Kammerendwand 8b und der zweiten Kammerendwand 8c der Ventilbohrung 8 und der ersten Stegendwand 25b und der zweiten Stegendwand 25c der Stegabschnitte 11 bis 15 wie bei dem Schieberventil 1B gemäß der zweiten Ausführungsform kann die Querschnittsfläche der Ventilbohrung 8 im Vergleich zu dem Schieberventil 1A gemäß der ersten Ausführungsform, bei welcher die erste Kammerendwand 8b und die zweite Kammerendwand 8c der Ventilbohrung 8 und die erste Stegendwand 25b und die zweite Stegendwand 25c der Stegabschnitte 11 bis 15 halbkreisförmig geformt sind, weiter vergrößert werden, wenn beide Schieberventile gleiche Durchmesser x in der Richtung der langen Achse X und gleiche Durchmesser y in der Richtung der kurzen Achse Y aufweisen.
Bei dem Schieberventil 1B gemäß der zweiten Ausführungsform hat auch der Steuerkolben (nicht dargestellt) eine in vertikaler Richtung längliche Form ähnlich der Ventilbohrung 8 und der Stegabschnitte 11 bis 15. Der Durchmesser in der Richtung der langen Achse ist daher größer als der Durchmesser x der Ventilbohrung 8 und der Stegabschnitte 11 bis 15 in der Richtung der langen Achse X, aber der Durchmesser in der Richtung der kurzen Achse ist der gleiche wie der Durchmesser y der Ventilbohrung 8 und der Stegabschnitte 11 bis 15 in der Richtung der kurzen Achse Y.
Der Aufbau der Schieberventils 1B gemäß der zweiten Ausführungsform ist bis auf die oben beschriebene Gestaltung im Wesentlichen der gleiche wie der des Schieberventils 1A gemäß der ersten Ausführungsform.
Die 6 bis 9 zeigen ein Verteilerventil, das durch Montieren mehrerer (in der Fig. drei) Schieberventile V1, V2 und V3 auf einem einheitlichen Verteiler 50 gebildet wird.
Bei diesem Verteilerventil umfasst der Verteiler 50 eine gemeinsame Luftzufuhröffnung 51, die Druckluft den mehreren Schieberventilen V1, V2, V3 zuführt, eine gemeinsame Ablassöffnung 52, welche die Druckluft, die von den mehreren Schieberventile V1, V2 und V3 abgelassen wird, nach außen abführt, und die gleiche Zahl von Gruppen zweier Ausgangsöffnungen 53A und 53B, welche mit zwei Ausgangsanschlüssen jedes der Schieberventile V1, V2 und V3 in Verbindung stehen, wie die Zahl der Schieberventile V1, V2 und V3.
Die Luftzufuhröffnung 51 und die Auslassöffnung 52 sind so geformt, dass sie sich in der Längsrichtung des Verteilers 50 erstrecken, und die Ausgangsöffnungen 53A und 53B sind an Positionen an der Seitenfläche des Verteilers 50 ausgebildet, welche den jeweiligen Schieberventilen V1, V2 und V3 zugeordnet sind.
Wie sich aus 9 ergibt, ist von den drei Schieberventilen V1, V2 und V3 das erste Schieberventil V1, das an der am weitesten rechts liegenden Position angeordnet ist, das oben beschriebene bekannte Schieberventil 60, dessen Ventilöffnung und Schieber einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, und die anderen, zweiten und dritten Schieberventile V2 und V3 sind Schieberventile gemäß der vorliegenden Erfindung, deren Ventilbohrung 8 und Schieber 10 eine längliche Querschnittsform haben.
Von den zweiten und dritten Schieberventilen V2 und V3 gemäß der vorliegenden Erfindung ist das zweite Schieberventil V2, das in der Mitte von 9 angeordnet ist, das Schieberventil 1A gemäß der ersten Ausführungsform. Wie sich aus 4 ergibt, ist die Länge t der linken und rechten Stegseitenwände 25d, 25d der Stegabschnitte 11 bis 15 des Schiebers 10 kleiner als der Durchmesser y der Stegabschnitte 11 bis 13 in der Richtung der kurzen Achse Y. Andererseits ist bei dem dritten Schieberventil V3, das in 9 an dem linken Ende angeordnet ist, die Länge t der linken und rechten Stegseitenwände 25d, 25d größer als der Durchmesser y in der Richtung der kurzen Achse Y.
Im Vergleich der Höhen der Gehäuse 7, 61 der drei Schieberventile V1, V2 und V3 ist daher das Gehäuse 7 des ersten Schieberventils V1 das niedrigste, das Gehäuse 7 des dritten Schieberventils V3 ist das höchste und das Gehäuse 7 des zweiten Schieberventils V2 hat eine dazwischenliegende, mittlere Höhe. Die Höhen der Schieberventile einschließlich der Steuerventilabschnitte 3 und 67 sind aber einander gleich. Die Ventilbreiten W der drei Schieberventile V1, V2 und V3 sind einander gleich.
Auch wenn bei den Schieberventilen V2 und V3 gemäß der vorliegenden Erfindung die Querschnittsform der Ventilbohrung 8 und des Schiebers 10 im Vergleich zu dem bekannten Schieberventil V1 (60), dessen Ventilbohrung 62 und Schieber 63 einen kreisförmigen Querschnitt haben, vergrößert ist, kann in der oben beschriebenen Weise die gleiche Ventilbreite wie bei dem bekannten Schieberventil 60 erhalten werden. Daher können die Schieberventile V2 und V3 gemäß der vorliegenden Erfindung an dem herkömmlichen Verteiler 50, an welchem das bekannte Schieberventil 60 angebracht werden kann, zusammen mit dem bekannten Schieberventil 60 montiert werden.
Es ist auch möglich, lediglich die Schieberventile V2 und V3 gemäß der vorliegenden Erfindung an dem Verteiler 50 anzubringen.
Die Schieberventile 1A und 1B gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen sind einzelne Pilotschieberventile mit einem Steuerventil 4. Die Schieberventile 1A und 1B gemäß der vorliegenden Erfindung können aber auch Doppel-Pilotschieberventile mit zwei Steuerventilen 4 sein. Diese doppelten Pilotschieberventile können dadurch erhalten werden, dass bei dem Schieberventil 1A gemäß der in 2 gezeigten ersten Ausführungsform der Steuerventilabschnitt 3 mit einem zweiten Steuerventil und einem zweiten Handbetätigungsabschnitt ausgestattet wird, die sich von dem Steuerventil 4 und dem Handbetätigungsabschnitt 39 unterscheiden und bewirken, dass der Ausgangsanschluss des zweiten Steuerventils mit der Rückführdruckkammer 30 durch den zweiten Handbetätigungsabschnitt und einen Steuerweg, der sich innerhalb des Gehäuses 7 und des Endblocks 29 erstreckt, in Verbindung stehen kann. Durch abwechselndes Ein- und Ausschalten der beiden Steuerventile und abwechselndes Zuführen und Abführen von Steuerluft zu und von der Propulsionsdruckkammer 38 und der Rückführdruckkammer 30 wird der Schieber 10 zu der Propulsions (vorwärts) -position und der Rückführposition geschaltet.
Das zweite Steuerventil und der zweite Handbetätigungsabschnitt, die neu vorgesehen sind, können auch an der Seite des Endblocks 29 vorgesehen sein, statt einer Anordnung in dem Steuerventilabschnitt 3.
Wenn das Schieberventil 1A gemäß 2 ein Doppelsteuerventil in der oben beschriebenen Weise ist, kann ein Rückführsteuerkolben außerdem in dem Endblock 29 vorgesehen sein und der Schieber 10 kann durch den Rückfuhrsteuerkolben zurückgeführt werden. In diesem Fall ist die Form des Rückführsteuerkolbens in ähnlicher Weise wie die des Propulsionssteuerkolbens 36 länglich ausgestaltet und die Druckaufnahmefläche kann gleich oder kleiner sein als die Druckaufnahmefläche des Steuerkolbens 36.
Bei dem Schieberventil 1A gemäß der ersten Ausführungsform ist es auch möglich, einen Rückführsteuerkolben in dem Endblock 29 vorzusehen und den Schieber 10 durch den Rückführsteuerkolben zurückzuführen. In diesem Fall ist der Rückführsteuerkolben in ähnlicher Weise wie der Propulsionssteuerkolben 36 länglich ausgestaltet und seine Größe, d.h. seine Druckaufnahmefläche, ist kleiner als die Druckaufnahmefläche des Propulsionssteuerkolbens 36 und entspricht im Wesentlichen der Größe der Druckaufnahmefläche der Druckaufnahmefläche 10a des Schiebers 10.
Bei dem Schieberventil gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform sind Dichtelemente 18 bis 23, die elastische Körper aus Gummi, Kunststoff oder dergleichen sind, an dem Außenumfang der Stegabschnitte 11 bis 15 des Schiebers 10 angebracht. Die vorliegende Erfindung kann aber auch bei einem Schieberventil mit Metalldichtungen eingesetzt werden, bei welchem diese Dichtelemente nicht an dem Außenumfang der Stegabschnitte angebracht sind.
Auch wenn die dargestellten Ausführungsformen sich jeweils auf ein Fünf-Wege-Schieberventil bezogen, kann die vorliegende Erfindung auch bei einem Schieberventil eingesetzt werden, das eine andere Anzahl von Anschlüssen aufweist, bspw. einem Drei-Wege-Typ oder einem Vier-Wege-Typ.
Bezugszeichenliste

1A, 1B, V1, V2, V3: Schieberventil
2: Hauptventilabschnitt
3: Steuerventilabschnitt
4: Steuerventil
7: Gehäuse
8: Ventilöffnung
8a: Kammerseitenwand
8b: erste Kammerendwand
8c: zweite Kammerendwand
8d: gerader Abschnitt
8e: Eckabschnitt
10: Schieber
11, 12, 13, 14 15: Stegabschnitt
25a: Stegseitenwand
25b: erste Stegendwand
25c: zweite Stegendwand
25d: gerader Abschnitt
25e: Eckabschnitt
36: Steuerkolben
41: Kolbenseitenwand
41b: erste Kolbenendwand
41c: zweite Kolbenendwand
P, A1, A2, E1, E2: Anschlussöffnung
L: Achse
X: lange Achse
Y: kurze Achse
x, xp: Durchmesser in der Richtung der langen Achse
y, yp: Durchmesser in der Richtung der kurzen Achse
d: Durchmesser des Schaftabschnitts
t: Länge
W: Ventilbreite

Claims

Ein Schieberventil (1A, 1B) umfassend: einen Hauptventilabschnitt (2) mit einem Gehäuse (7), das eine Längsrichtung, eine Breitenrichtung und eine Höhenrichtung hat, wobei sich eine Ventilbohrung (8) innerhalb des Gehäuses (7) in der Längsrichtung des Gehäuses (7) erstreckt, Anschlüssen (P, A1, A2, E1, E2) für die Zufuhr, Abfuhr und den Auslass, die in dem Gehäuse (7) so ausgebildet sind, dass sie mit der Ventilbohrung (8) in Verbindung stehen, und einem Schieber (10), der in der Richtung der Achse (L) der Ventilbohrung (8) gleitend in die Ventilbohrung (8) eingesetzt ist; und einen Steuerventilabschnitt (3), der durch Steuerfluid eine vorwärtstreibende Kraft in einer Richtung und eine Rückführkraft in der entgegengesetzten Richtung auf den Schieber (10) aufbringt, wobei die Querschnittsfläche der Ventilbohrung (8) in einer Richtung senkrecht zu der Achse (L) eine längliche Form mit einer langen Achse (X), die in der Höhenrichtung des Gehäuses (7) orientiert ist, und einer kurzen Achse (Y), die in der Breitenrichtung des Gehäuses (7) orientiert ist, ist und linke und rechte Kammerseitenwände (8a) aufweist, die sich linear in der Richtung der langen Achse (X) erstrecken und parallel zueinander verlaufen, eine erste Kammerendwand (8b), die die einen Enden der linken und rechten Kammerseitenwände (8a) verbindet, und eine zweite Kammerendwand (8c), die die anderen Enden der linken und rechten Kammerseitenwände (8a) verbindet, und wobei der Schieber (10) Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15) aufweist, welche die Strömungswege, die die Anschlüsse (P, A1, A2, E1, E2) verbinden, öffnen und schließen, und Schaftabschnitte (16), welche benachbarte Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15) miteinander verbinden und einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als ein Durchmesser (x, y) der Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15), und wobei die Querschnittsform der Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15) in einer Richtung senkrecht zu der Achse (L) eine längliche Form ist mit einer langen Achse (X), die in der Höhenrichtung des Gehäuses (7) orientiert ist, und einer kurzen Achse (Y), die in der Breitenrichtung des Gehäuses (7) orientiert ist, und die gleiche Form und Größe aufweist wie die Querschnittsform der Ventilbohrung (8), und linke und rechte Stegseitenwände (25a) aufweist, die sich linear in der Richtung der langen Achse (X) erstrecken und parallel zueinander verlaufen, eine erste Stegendwand (25b), welche die einen Enden der linken und rechten Stegseitenwände (25a) verbindet, und eine zweite Stegendwand (25c), welche die anderen Enden der linken und rechten Stegseitenwände (25a) verbindet.
Das Schieberventil (1A, 1B) nach Anspruch 1, wobei der Steuerventilabschnitt (3) einen Steuerkolben (36) aufweist, der eine vorwärtstreibende Kraft auf den Schieber (10) aufbringt, und ein elektromagnetisches Steuerventil (4), welches bewirkt, dass ein Steuerfluid auf den Steuerkolben (36) wirkt, und wobei die Querschnittsform des Steuerkolbens (36) in einer Richtung senkrecht zu der Achse eine längliche Form ist mit einer langen Achse (X), die in der Höhenrichtung des Gehäuses (7) orientiert ist, und einer kurzen Achse (Y), die in der Breitenrichtung des Gehäuses (7) orientiert ist, und linke und rechte Kolbenseitenwände aufweist, die sich linear in der Richtung der langen Achse (X) erstrecken und parallel zueinander verlaufen, eine erste Kolbenendwand (41b), die die einen Enden der linken und rechten Kolbenseitenwände (41a) verbindet, und eine zweite Kolbenendwand (41 c), die die anderen Enden der linken und rechten Kolbenseitenwände (41a) verbindet.
Das Schieberventil (1A, 1B) nach Anspruch 2, wobei ein Durchmesser (xp) in der Richtung der langen Achse (X) des Steuerkolbens (36) größer ist als ein Durchmesser (x) in der Richtung der langen Achse (X) der Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15) des Schiebers (10) und wobei ein Durchmesser (yp) in der Richtung der kurzen Achse (Y) des Steuerkolbens (36) gleich einem Durchmesser (y) in der Richtung der kurzen Achse (Y) der Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15) ist.
Das Schieberventil (1A, 1B) nach Anspruch 1, wobei die Querschnittsform der Schaftabschnitte (16) senkrecht zu der Achse (L) eine Kreisform oder eine längliche Form mit einer langen Achse (X), die in der Höhenrichtung des Gehäuses (7) orientiert ist, und einer kurzen Achse (Y), die in der Breitenrichtung des Gehäuses (7) orientiert ist, ist.
Das Schieberventil (1A) nach Anspruch 1, wobei die erste Kammerendwand (8b) und die zweite Kammerendwand (8c) der Ventilbohrung (8) und die erste Stegendwand (25b) und die zweite Stegendwand (25c) der Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15) jeweils eine Halbkreisform haben, wobei ihre jeweiligen Krümmungsradien einander gleich sind.
Das Schieberventil (1B) nach Anspruch 1, wobei die erste Kammerendwand (8b) und die zweite Kammerendwand (8c) der Ventilbohrung (8) und die erste Stegendwand (25b) und die zweite Stegendwand (25c) der Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15) aus einem geraden Abschnitt (25d) senkrecht zu den Kammerseitenwänden (8a) der Ventilbohrung (8) und den Stegseitenwänden (25a) der Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15) und kreisbogenförmigen Eckabschnitten (25e) bestehen, welche den geraden Abschnitt (25d) sanft mit Enden der Kammerseitenwände (8a) und der Stegseitenwände (25a) verbinden.
Ein Verteilerventil, in dem mehrere Schieberventile (V1, V2, V3) mit der gleichen Ventilbreite auf einem Verteiler (50) montiert sind, wobei wenigstens eines der mehreren Schieberventile (V1, V2, V3) einen Hauptventilabschnitt (2) mit einem Gehäuse (7), das eine Längsrichtung, eine Breitenrichtung und eine Höhenrichtung aufweist, einer Ventilbohrung (8), die sich innerhalb des Gehäuses (7) in der Längsrichtung des Gehäuses (7) erstreckt, Anschlüssen für die Zufuhr, Abfuhr und den Auslass, die so in dem Gehäuse (7) ausgebildet sind, dass sie mit der Ventilbohrung (8) in Verbindung stehen, und einen Schieber (10), der in der Richtung der Achse (L) der Ventilbohrung (8) gleitend in die Ventilbohrung (8) eingesetzt ist; und einen Steuerventilabschnitt (3), der eine vorwärtstreibende Kraft in einer Richtung und eine Rückführkraft in der entgegengesetzten Richtung durch Steuerfluid auf den Schieber (10) aufbringt, aufweist, wobei die Querschnittsfläche der Ventilbohrung (8) in einer Richtung senkrecht zu der Achse (L) eine längliche Form mit einer langen Achse (X), die in der Höhenrichtung des Gehäuses (7) orientiert ist, und einer kurzen Achse (Y), die in der Breitenrichtung des Gehäuses (7) orientiert ist, ist und linke und rechte Kammerseitenwände (8a) aufweist, die sich linear in der Richtung der langen Achse (X) erstrecken und parallel zueinander verlaufen, eine erste Kammerendwand (8b), welche die einen Enden der linken und rechten Kammerseitenwände (8a) verbindet, und eine zweite Kammerendwand (8c), welche die anderen Enden der linken und rechten Kammerseitenwände (8a) verbindet, und wobei der Schieber (10) Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15) aufweist, welche die Strömungswege, die die Anschlüsse (P, A1, A2, E1, E2) verbinden, öffnen und schließen, und Schaftabschnitte (16), welche benachbarte Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15) miteinander verbinden und einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als ein Durchmesser (x, y) der Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15), und wobei die Querschnittsform der Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15) in einer Richtung senkrecht zu der Achse (L) eine längliche Form mit einer langen Achse (X), die in der Höhenrichtung des Gehäuses (7) orientiert ist, und einer kurzen Achse (Y), die in der Breitenrichtung des Gehäuses (7) orientiert ist, die gleiche Form und Größe hat wie die Querschnittsform der Ventilbohrung (8) und linke und rechte Stegseitenwände (25a) aufweist, die sich linear in der Richtung der langen Achse (X) erstrecken und parallel zueinander verlaufen, eine erste Stegendwand (25b), welche die einen Enden der linken und rechten Stegseitenwände (25a) verbindet, und eine zweite Stegendwand (25c), welche die anderen Enden der linken und rechten Stegseitenwände (25a) verbindet.
Das Verteilerventil nach Anspruch 7, wobei der Steuerventilabschnitt (3) einen Steuerkolben (36) aufweist, der eine vorwärtstreibende Kraft auf den Schieber (10) aufbringt, und ein elektromagnetisches Steuerventil (4), welches bewirkt, dass ein Steuerfluid auf den Steuerkolben (36) wirkt, und wobei die Querschnittsfläche des Steuerkolbens (36) in einer Richtung senkrecht zu der Achse (L) eine längliche Form ist mit einer langen Achse (X), die in der Höhenrichtung des Gehäuses (7) orientiert ist, und einer kurzen Achse (Y), die in der Breitenrichtung des Gehäuses (7) orientiert ist, und linke und rechte Kolbenseitenwände (41 a) aufweist, die sich linear in der Richtung der langen Achse (X) erstrecken und parallel zueinander verlaufen, eine erste Kolbenendwand (41b), welche die einen Enden der linken und rechten Kolbenseitenwände (41 a) verbindet, und eine zweite Kolbenendwand (41 c), welche die anderen Enden der linken und rechten Kolbenseitenwände (41a) verbindet.
Das Verteilerventil nach Anspruch 8, wobei ein Durchmesser (xp) in der Richtung der langen Achse (X) des Steuerkolbens (36) größer ist als ein Durchmesser (x) in der Richtung der langen Achse (X) der Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15) des Schiebers (10) und wobei ein Durchmesser (yp) in der Richtung der kurzen Achse (Y) des Steuerkolbens (36) gleich einem Durchmesser (y) in der Richtung der kurzen Achse (Y) der Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15) ist.
Das Verteilerventil nach Anspruch 7, wobei die Querschnittsfläche der Schaftabschnitte (16) in einer Richtung senkrecht zu der Achse (L) eine Kreisform oder eine längliche Form mit einer langen Achse (X), die in der Höhenrichtung des Gehäuses (7) orientiert ist, und einer kurzen Achse (Y), die in der Breitenrichtung des Gehäuses (7) orientiert ist, ist.
Das Verteilerventil nach Anspruch 7, wobei die erste Kammerendwand (8b) und die zweite Kammerendwand (8c) der Ventilbohrung (8) und die erste Stegendwand (25b) und die zweite Stegendwand (25c) der Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15) jeweils eine Halbkreisform aufweisen, wobei ihre jeweiligen Krümmungsradien einander gleich sind.
Das Verteilerventil nach Anspruch 7, wobei die erste Kammerendwand (8b) und die zweite Kammerendwand (8c) der Ventilbohrung (8) und die erste Stegendwand (25b) und die zweite Stegendwand (25c) der Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15) aus einem geraden Abschnitt (25d) senkrecht zu den Kammerseitenwänden (8a) der Ventilbohrung (8) und den Stegseitenwänden der Stegabschnitte (11, 12, 13, 14, 15) und kreisbogenförmigen Eckabschnitten (25e) bestehen, welche den geraden Abschnitt (25d) mit Enden der Kammerseitenwände (8a) und der Stegseitenwände (25a) sanft verbinden.