DE1184574B - Umsteuerkolbenschieber - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: F 06 k

Deutsche Kl.: 47 g - 20/01

Nummer: 1184574

Aktenzeichen: B 65860 XII/47 g

Anmeldetag: 8. Februar 1962

Auslegetag: 31. Dezember 1964

Die Erfindung betrifft einen Kolbenschieber für hydraulisches oder pneumatisches Arbeitsmittel, der die Umlenkung des Arbeitsfluidums von einem Leitungsanschluß in einen anderen durch Axialbewegung eines hohlen Schieberkolbens bewirkt.

Die bekannten Kolbenschieber dieser Art sind in der Herstellung und in der Montage noch relativ kompliziert und daher teuer. Teilweise treten auch Verkantungen auf, die exzentrische Lagerung des Schieberkolbens in seiner Führung bewirken und dadurch die Leckage und den Verschleiß erhöhen.

Zur Vermeidung solcher schädlicher Verkantungen ist es bereits bekannt, den hohlen Schieberkolben durch Bünde an einer Kolbenstange in axialer Richtung zu bewegen, wobei der Schieberkolben relativ zur Kolbenstange radiale Bewegungsfreiheit hat. Dieser Vorteil wurde dabei jedoch durch eine komplizierte mehrteilige Bauart der Schubkolbenstange erzielt, und ohne Montage oder Demontage der mehrteiligen Kolbenstange können der Schieberkolben und die Kolbenstange nicht zueinander montiert und nicht voneinander demontiert werden.

Die Erfindung geht von einem solchen Kolbenschieber aus, vermeidet aber die mehrteilige Bauart der Kolbenstange, und zwar dadurch, daß die Kolbenstange im zusammengebauten Zustand des Kolbenschiebers exzentrisch zum hohlen Schieberkolben angeordnet ist und Teile der Bünde, deren Durchmesser kleiner ist als die lichte Weite des hohlen Schieberkolbens, Teile der Stirnenden des Schieberkolbens umgreifen.

Die den Schubkolben führenden oder abdichtenden Teile sind vorteilhafterweise in der zylindrischen Bohrung im Umsteuergehäuse untergebracht und in dieser durch Sprengringe gehalten. Alle Teile sind so vereinfacht, daß sie für Massenherstellung oder automatische Herstellung geeignet und folglich billig sind.

Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung noch näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kolbenschieber in beispielhafter Ausführung im Längsschnitt;

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Schnittlinie II-II durch Fig. 1.

In den Figuren zeigt

Umsteuerkolbenschieber

1 das Gehäuse,

2 den hohlen Schieberkolben,

3 die Kolbenstange,

4 einen Bund an der Kolbenstange 3,

5 einen weiteren Bund an der Kolbenstange 3,

6 Sprengringe,

7 Abschlußbuchsen,

Anmelder:

Dr. Richard Breinlich,

Bietigheim (Württ.), Felsenkellerweg 1

Als Erfinder benannt:

Karl Eickmann, Hayama-machi, Kanagawa-ken (Japan)

is 8 Anschlagscheiben,
9 Dichtringe,

10 Dichtringe,

11 Stifte,

12 Bohrungen,

so 13 einen Leitungsanschluß,

14 einen Leitungsanschluß,

15 emeh-Leitungsanschluß,

16 Sprengringe und

17 den Rückleitungsanschluß.

Im Umsteuergehäuse 1 befindet sich eine Bohrung, deren Durchmesser im wesentlichen in der ganzen Länge gleich ist. Dadurch werden Achsverlagerungen, wie sie bei Bohrungen mit abgesetzten Durchmessern bisher in solchen Gehäusen vorkamen, vermieden.

In der genannten Bohrung befinden sich Radialeinstichnuten, in denen die Sprengringe 6 gehalten sind. Ferner sind von der genannten Bohrung her Radialeinarbeitungen, wie Radialringnuten, vorzugsweise Ringkanäle, in das Umsteuergehäuse 1 eingearbeitet.

Im Ausführungsbeispiel sind es drei solcher radialer Ringnuten, zuzüglich der Rücklaufsammeinut. Es können jedoch auch mehrere oder weniger sein. Von jeder einzelnen dieser Ringnuten im Ausführungsbeispiel führt ein Kanal zu einem entsprechenden Leitungsanschluß 13, 14 oder 15 und ein Kanal von der Rücklaufsammemut zum Rückleitungsanschluß 17. Es können auch mehrere Kanäle sein, und gegebenenfalls können einzelne Ringnuten durch Kanäle od. dgl. verbunden sein, je nach Ausführung.

Außerdem befinden sich im Gehäuse 1 des Ausführungsbeispieles die Bohrungen 12 und die Stifte 11. Die Stifte 11 dienen der Sicherung der Abschlußbuchsen 7 gegen Verdrehung um deren Achsen, und die Bohrungen 12 dienen dazu, die Stifte 11 gegen Herausfallen aus ihren Sitzen durch Vernieten oder Verformungsschlag zu sichern. Die Stifte 11 erhalten durch einen Schlag oder einen Preßdruck durch die

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Bohrungen 12 eine Verformung ihres Umfanges oder eine Verformung ihrer vorher geraden Achse in eine gebogene, so daß sie danach unlöslich in ihrem Sitz sind und nicht mehr aus ihm herausfallen können. Schließlich können am Gehäuse 1 noch Befestigungsbohrungen zur Befestigung des Umsteuergehäuses 1 an einer Maschine vorhanden sein. Auch kann die Grundfläche oder eine andere Fläche des Umsteuergehäuses geschliffen sein, um direkt an ein Maschinenteil mit Leitungen darin angeschlossen werden zu können, und die Anschlüsse 13, 14 und/ oder 15 können auch Nuten für Dichtringe, vorteilhafterweise um diese herum, erhalten.

Der Schieberkolben 2 ist mit seiner zylindrischen Außendurchmesserfläche in die zylindrische Bohrung im Gehäuse 1 eingepaßt. Es können auch eine oder mehrere Lagerbuchsen oder Steuerbuchsen zwischen Umsteuergehäuse 1 und Schieberkolben 2 angeordnet sein, doch ist die in dem Ausführungsbeispiel gezeigte Ausführung des in die Bohrung im Gehäuse 1 eingepaßten Schieberkolbens 2 besonders billig in der Herstellung und einfach in der Montage. In die zylindrische Umfangsfläche des Umsteuerkolbens 2 sind eine oder mehrere Steuernuten in radialer Richtung eingearbeitet, die auch schräg oder abgerundet sein können und prinzipiell wirken, wie bei den bekannten Schieberkolben. Zusätzlich können auch Ausgleichsnuten in die zylindrische Außenfläche des Schieberkolbens 2 eingearbeitet sein. Im Ausführungsbeispiel sind zwei Fluiddruckausgleichsnuten, und zwar je eine nahe jedem axialen Ende, eingearbeitet. Der Schieberkolben 2 des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles hat nur eine Steuernut, und zwar in der Mitte desselben; eingearbeitet in die zylindrische Umfangsfläche. In dem hohlen Schieberkolben befindet sich, vorteilhafterweise zentrisch, eine in axialer Richtung ganz durch den Schieberkolben durchgehende Bohrung, in welche erfindungsgemäß die einteilige Kolbenstange 3 eingesetzt ist. Die durchgehende Bohrung im Schieberkolben 2, die im Ausführungsbeispiel zentrisch ist, kann auch exzentrisch in den Schieberkolben 2 eingearbeitet sein, oder es können auch mehrere Bohrungen längs durch den Schieberkolben 2 hindurchgehen. Die Ausführung des Ausführungsbeispieles ist die einfachste und trotzdem eine zuverlässige. Wird der Schieberkolben 2, wenn dieser wie im Ausführungsbeispiel ausgeführt ist, in seine rechte Endlage gedrückt, wird die Verbindung zwischen den Anschlüssen 14 und 15 durch die Steuernut im Schieberkolben 2 hergestellt, während die Räume rechts und links des Schieberkolbens 2 durch die Längsbohrung in demselben verbunden sind und mit dem Anschluß 13 und dem Rücklaufanschluß 17 kommunizieren. Wird andererseits der Schieberkolben 2 in die linke Endlage gedrückt, so sind durch die Steuernut im Schieberkolben 2 die Anschlüsse 13 und 14 kommunizierend miteinander verbunden, während der Anschluß 15 dann mit dem Raum rechts vom Schieberkolben 2 und durch die Längsbohrung im Schieberkolben 2 auch mit dem Raum links des Schieberkolbens 2 und der Rücklaufleitung 17 kommuniziert. In der Mittelstellung, wie im Ausführungsbeispiel durch F i g. 1 gezeigt, sind alle Anschlüsse 13, 14 und 15 voneinander getrennt, und im übrigen ist der Anschluß 13 mit der linken Ausgleichsnut im Schieberkolben 2, der Anschluß 14 mit der Steuernut im Schieberkolben 2 und der Anschluß 15 mit der rechten Ausgleichsnut im Steuerkolben 2 in kommunizierender Verbindung.

Die Anordnung des Ausführungsbeispieles mit drei Leitungsanschlüssen, einem Rückleitungsanschluß und einer Steuernut ist nur beispielhaft. Es können auch z. B. vier Anschlüsse im Ventilgehäuse 1 und zwei Steuernuten im Schieberkolben 2 vorhanden sein, wie das bei handelsüblichen, handbetätigten, magnetbetätigten oder dergleichen Wegeventilen der

ίο Fall ist, und es kann schließlich eine Kommunikation zwischen Steuernut und Längsbohrung des Schieberkolbens 2 bestehen, so wie das sehr häufig der Fall ist bei Schiebern mit Durchfluß des Arbeitsfluidums durch den Schieberkolben bei Mittelstellung des Schieberkolbens 2.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Schieberkolbens 2 besteht darin, daß er einmal frei von jeglichen Radialkräften seitens des Schubmechanismus ist, und zum anderen darin, daß nur die äuße-

ao ren Mantelflächen, die alle gleichen Durchmesser haben, geschliffen oder feinst bearbeitet sein müssen. Die Nuten, Bohrungen usw. im Schieberkolben 2 benötigen nicht immer Feinstbearbeitung. Auch muß die Längsbohrung durch den Schieberkolben 2 nicht

as absolut zentrisch sein. Der Schieberkolben 2 kann daher sehr billig und in großen Massen hergestellt werden, insbesondere automatisch, wodurch die Herstellung erheblich verbilligt wird.
Die einteilige Kolbenstange 3 ist mit zwei Radialbünden 4 und 5 versehen, deren Außendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Längsbohrung im Schieberkolben 2. Der übrige Außendurchmesser der Kolbenstange ist wesentlich kleiner als der der genannten Bünde. Der Abstand zwischen den radialen Flächen an den Bünden 4 und 5, die einander zugekehrt sind, ist etwa gleich oder etwas größer als die axiale Länge des Schieberkolbens 2. Die Kolbenstange 3 ist in Lagerbohrungen innerhalb einer oder mehrerer Abschlußbuchsen 7 gelagert. Die Abschlußbüchsen 7 sind in die Längsbohrung des Gehäuses 1 eingesetzt und zwischen den Sprengringen 6 darin gehalten. Die Besonderheit der Abschlußbuchsen 7 besteht darin, daß die Lagerbohrungen zur Lagerung der Kolbenstange 3 nicht zentrisch in den zylüidrisehen Abschlußbuchsen 7 vorhanden sind, sondern exzentrisch, also die Mittellinie der Lagerbohrung zwar parallel zur Mittellinie der Abschlußbuchse 7, aber von dieser um einen Abstand, die Exzentrizität, distanziert ist.

Zur Montage wird der Schieberkolben 2 über die Kolbenstange 3 geschoben, so daß die Kolbenstange 3 sich innerhalb der Längsbohrung des hohlen Schieberkolbens 2 befindet. Bei waagerechter Lage fällt dann der Steuerkolben 2 herein in die Aussparung der Kolbenstange zwischen den Bünden 4 und 5. Die Kolbenstange 3 mit dem dazwischenhängenden Schieberkolben 2 wird dann in die Längsbohrung des Gehäuses 1 eingeschoben. Danach werden die inneren Sprengringe 6 in das Gehäuse 1 eingesetzt und die beiden Abschlußbuchsen 7 in die Längsbohrung im Gehäuse 1 eingeschoben, bis zum Anschlag an die Sprengringe 6. Danach werden die äußeren Sprengringe 6 eingesetzt. Schließlich werden die Stifte U in die Arretierungsbohrungen eingesetzt und durch Verformung gesichert. Da der Schieberkolben 2 nach dieser Montage zentrisch in der Längsbohrung des Gehäuses 1 schwimmt, die Kolbenstange 3 aber mit der Exzentrizität e von der Mittelachse der Längs-

bohrung im Gehäuse distanziert in den Lagerbohrungen in den Abschlußbuchsen 7 lagert, umgreifen die Bünde 4 und 5 die Axialenden des Schieberkolbens 2 mit halbmondförmigen Flächen. Wenn die Kolbenstange 3 eine Axialbewegung ausführt, zwingen die Bünde 4 und 5 den Schieberkolben 2, dieser Axialbewegung zu folgen. Wenn die Kolbenstange 3 z. B. durch Einflüsse von außen her Achsverlagerungen, Verkantungen od. dgl. erfährt, können sich diese nicht auf den Schieberkolben 2 übertragen, weil die axialen Enden des Schieberkolbens 2 mit den Bünden 4 und 5 nicht fest verbunden sind, sondern an deren Innenflächen radial gleiten können. Selbst bei Verkantungen der Kolbenstange 3 ist also in radialer Richtung klemmungsfreie Lagerung des Schieberkolbens 2 in der Längsbohrung im Gehäuse 1 gesichert. Diese Eliminierung aller schädlichen Einflüsse von außen her mit einfachen Mitteln ist der wesentliche Vorteil der Erfindung.

Die Abschlußbuchsen 7 können mit Rundschnurringen 9, Dichtlippen 10 oder anderen plastischen Dichtungen für die Abdichtung der Passungen ausgerüstet sein. Besonders einfach ist es, die Dichtlippen 10 durch die Sprengringe 16 in einer Bohrung oder Sackbohrung in den Abschlußbuchsen 7 zu halten.

Die Erfindung wurde an Hand eines Ausführungsbeispieles beschrieben. Sie ist jedoch nicht auf das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern vielmehr auch für andere hydraulische oder pneumatische Ventile geeignet, bei denen in einer Steuerbohrung zu Zwecken zur Steuerung eines Fluidumsflusses ein oder mehrere Schieberkolben axial verschoben werden. Derartige Modifikationen sind möglich, wenn der Konstrukteur den Merkmalen dieser Erfindung folgt.

Im übrigen ist in dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 und 2 noch gezeigt, wie die Anschlagscheiben 8 in beispielhafter Weise auf die Enden der Kolbenstange 3 aufgepaßt und durch Umbördelung der Enden der Kolbenstange 3 gesichert werden können.

Eine andere Ausführungsform besonders vorteilhafter Art ist die, das Gehäuse 1 als zylindrisches Rohr auszubilden. Der gesamte Schieber hat dann zylindrische Form mit darin exzentrisch gelagerter Kolbenstange 3. Auch kann in einem solchen zylindrischen Gehäuse 1 die Längsbohrung mit der gleichen Exzentrizität ausgeführt werden, wie die Exzentrizität der Lagerbohrungen in den Abschlußbuchsen 7. Montiert man die Exzentrizität der Lagerbohrungen in den Abschlußbuchsen 7 dann entgegengesetzt zur Exzentrizität der Längsbohrung im Gehäuse 1, dann liegt die Kolbenstange 3 wieder zentrisch zur Außendurchmesserfläche des zylindrischen Gehäuses 1. Die exzentrischen Teile innerhalb des Schiebers fallen dann nach außen hin gar nicht sichtbar auf. In Fällen mit Umsteuergehäuse 1 mit zylindrischem Außendurchmesser kann die gesamte Steuerung in Bohrungen gleichen Durchmessers, z. B. in getriebene Bohrungen in Maschinenteilen, eingesetzt werden. Die Stifte 11 oder einer derselben kann dann gleichzeitig zur Sicherung des Gehäuses 1 gegen Verdrehung in der Maschinenbohrung dienen, wenn er

länger ausgeführt wird. Er kann dann also die Be deutung eines Keiles erlangen.

Das gesamte Steuerorgan kann bei Ausführung des Gehäuses 1 mit zylindrischem Außendurchmesser in zylindrischen Bohrungen, z. B. in Maschinenteilen, zwischen Sprengringen axial gehalten werden.

Eine andere Modifikation der Gehäuseform ist die Anbringung von Befestigungsbohrungen nach F i g. 2.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kolbenschieber, der die Umlenkung einer Strömung von einem Leitungsanschluß in den anderen durch Axialbewegung eines hohlen Schieberkolbens bewirkt, der an der Kolbenstange durch Bünde in axialer Richtung gehalten ist, zwischen den Bünden jedoch zur Kolbenstange radial beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (3) im zusammengebauten Zustand exzentrisch zum hohlen Schieberkolben (2) angeordnet ist und Teile der Bünde (4, S), deren Durchmesser kleiner ist als die lichte Weite des hohlen Schieberkolbens, Teile der Stirnenden des Schieberkolbens umgreifen.

2. Kolbenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) in an sich bekannter Weise eine Bohrung von im wesentlichen gleichbleibenden Durchmesser hat und an den Enden der Bohrung Abschlußbuchsen (7) aufweist, in denen die Kolbenstange (2) geführt ist und die in an sich bekannter Weise durch Sprengringe (6) im Gehäuse gehalten sind.

3. Kolbenschieber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen zur Führung der Kolbenstange in den Abschlußbuchsen .um dasselbe Maß exzentrisch angeordnet sind, wie die Kolbenstange zum Schieberkolben exzentrisch ist.

4. Schieberkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) als Zylinderkörper mit durchgehend gleichem Außendurchmesser ausgebildet ist.

5. Kolbenschieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrung im Gehäuse exzentrisch zur Außenfläche des Gehäuses ist und daß die Exzentrizität gleich groß ist, wie die zwischen dem Schieberkolben

(2) und der Kolbenstange (3), wobei die Kolbenstange zur Außenfläche des Gehäuses zentrisch ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1002175;

deutsche Auslegeschriften Nr. 1099 813,
1110697;

österreichische Patentschrift Nr. 184 417;
schweizerische Patentschrift Nr. 303 020; britische Patentschrift Nr. 337 621;

USA.-Patentschriften Nr. 2 506129, 2 782 801,
996078.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen'