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Mehrwege-Drehschieber mit einem Küken mit Umfang sausnehmungen und
Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft einen Mehrwege-Drehschieber,
umfassend ein Gehäuse mit radialen Kanälen, die mit einer Druckmittelzuflußleitung,
einer Druckmittelrückflußleitung und zwei Nutzleitungen verbunden sind, und ferner
umfassend ein innerhalb des Gehäuses angeordnetes und mit Umfangsausnehmungen ausgestattetes
Küken, das durch seine Rotation die Verbindung der im Gehäuse vorgesehenen radialen
Kanäle. untereinander steuert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mehrwege-Drehschieber
zu schaffen, bei dessen Herstellung die überlappung leicht eingestellt werden kann.
Um dies zu erreichen, schlägt die Erfindung vor, daß in der das rotierende Küken
einschließenden Wand des Gehäuses des Drehschiebers zwei Ausnehmungen vorgesehen
sind, von denen ein erster und ein zweiter radialer; je zu einer Nutzleitung führender
Kanal ausgehen, zwischen denen ein dritter radialer Kanal verläuft, und daß die
Umfangsausnehmungen des die Ausnehmungen in der Wand des Gehäuses je zu einem vollen
Kreis ergänzen. Sodann kann durch eine bloße Vefänderung des Durchmessers dieses
vollen Kreises die gewünschte überlappung der Steuerung erzielt werden. Des weiteren
wird es dadurch möglich, die Umfangsausnehmungen im Küken und die Ausnehtnungen
im Gehäuse dadurch herzustellen, daß ein Küken-Rohling in einen Gehäuse-Rohling
eingesetzt und dann Bohrungen ausgeführt werden, die teilweise im Küken-Rohling
und teilweise im Gehäuse-Rohling liegen. ` Bei einer bevorzugten Ausführungsform
des Mehrwege-Drehschiebers nach der Erfindung .sind im. Gehäuse vier Ausnehmungen
und im Küken vier Umfangsausnehmungen vorgesehen. Durch diese Vermehrung der Zahl
der Ausnehmungen und Umfangsausnehmungen bei gleichbleibender Zahl der Kanäle wird
eine zweiseitige Anlage des Kükens und ein Ausgleich der auf das Küken einwirkenden
Druckkräfte erzielt, und es wird dabei der Erfindungsgedanke, nämlich die Anordnung
einer gleichen Zahl von Ausnehmungen und Umfangsausnehmungen am Gehäuse .und Küken,
die sich zwecks Erleichterung der Einstellung der Schieberüberlappungen während
der Herstellung gegenseitig zu einem vollen Kreis ergänzen, nicht verlassen.
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Es ist bereits ein Drehschieber mit einem innerhalb eines Gehäuses
drehbaren Küken bekanntgeworden, bei dem das Gehäuse acht radiale Kanäle aufweist,
die je paarweise mit der Druckmittelzuflußleitung, der DruckmittelrückHußleitung
und zwei zu zwei Verbraucherstellen führenden Nutzleitungen verbunden sind. Das
drehbare Küken ist mit Umfangsausnehmungen ausgestattet und steuert durch seine
Rotation die Verbindung der im Gehäuse vorgesehenen radialen Kanäle.
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Der bekannte Drehschieber hat den Nachteil, daß bei seiner Herstellung
die Einstellung der überlappung der Steuerung, d. h. die Einstellung, ob der Drehschieber
mit der überlappung Null, mit Überlappung oder Unterlappung arbeitet, schwierig
ist und nur durch eine äußerst genaue Maßeinhaltung verwirklicht werden kann.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsform näher erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 eine Draufsicht
auf das Ventil bei abgenommenem Deckel, F i g. 2 einen axialen Schnitt durch das
Ventil, F i g. 3 A bis 3 C schematische Draufsichten auf das Drehglied mit Ventilkörper
bei verschiedenen Betriebsstellungen des Ventilverschlußgliedes, F i g. 4 eine Fertigungsstufe
bei der Herstellung des Ventils und F i g. 5 A bis 5 C die Wirkung von Veränderungen
der Größe bestimmter Ausnehriiungen in dem Ventilverschlußglied und dem dieses umgebenden
Ventilkörper.
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Gemäß F i g. 1 und 2 weist der Mehrwegeschieber
einen
in seiner allgemeinen Form zylindrischen Mantell auf, in dessen axiale Bohrung von
dem einen Ende aus ein Gehäuse 2 in Form eines noch näher zu erläuternden Einsatzstückes
eingefügt ist. An dem anderen Ende ist der Mantel mit einem unteren Zapfen 3 versehen,
mit dem er in eine entsprechende Öffnung einer Grundplatte 4 eingreift.
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Der die axiale Bohrung umgebende Mantel ist etwa in seiner Mitte mit
einer radialen Bohrung für den Anschluß einer Einlaßleitung 5- versehen, die z.
B. mit einer Pumpe zur Zuführung eines flüssigen Mittels verbunden werden kann.
Um 90° versetzt zu der Anschlußbohrung für die Einlaßleitung 5 ist der Mantel mit
einer Anschlußbohrung für eine Rückführleitung 6 versehen, die z. B. mit einem Sammelbehälter
für das Mittel verbunden ist. An zwei weiteren Stellen des Mantels sind radiale
Anschlußbohrungen für Auslaßleitungen 7 und 8 angeordnet, die jeweils z. B. mit
hydraulischen Geräten, wie hydraulischen -Arbeitszylindern, verbunden werden können.
Wie aus F i g.1 ersichtlich, sind die Auslaßleitungen 7, 8 beiderseits der Einlaßleitung
5 um einen Winkel von jeweils 45° versetzt zu dieser angeordnet.
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In der Zeichnung ist erkennbar, daß das Gehäuse 2 durch ein im Grundriß
kreisförmiges Einsatzstück gebildet ist, das mit Paßsitz in die axiale Bohrung des
Mantels unter Zwischenfügung einer Stirnplatte 9 eingesetzt ist. Diese bildet eine
Endwandung für den Mantel und ist an ihrer inneren Stirnfläche mit einer ringförmigen
Nut 11 versehen. Das Gehäuse 2 enthält eine Drehschieberkammer, in der ein drehbares
Küken 12 angeordnet ist. Dieses besitzt ebenfalls eine -allgemein zylindrische Form
mit einem dem Innendurchmesser der Drehschieberkammer angepaßten Durchmesser und
weist eine mittlere Welle auf, die an jeder Stirnseite des Kükens vorsteht. Bei
in die -Drehschieberkammer eingesetztem Küken 12 ragt der untere Wellenteil durch
eine Öffnung der Stirnplatte 9 und eine sich mit dieser deckende axiale Bohrung
des Mantels 1 hindurch in eine äußere Ausnehmung in dem Zapfenteil 3 hinein, die
eine mittels Schrauben 14» an dem Mantel 1 befestigte Dichtungsmanschette 13 aus
Gummi. aufnimmt.
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Zur Verbindung der Drehschieberkammer mit den verschiedenen radialen
Leitungen 5 bis 8 ist das Küken 12 mit vier radialen Kanälen 15 bis 18 versehen,
die jeweils mit den Leitungen 5 bis 8 in Flucht liegen. Das Küken weist ferner zwei
radiale Kanäle 19, 21 auf, von denen der Kanal 19 dem Kanal 16 und der Kanal 21
dem Einlaßkanal 15 diametral gegenüberliegt. Zur wahlweisen Verbindung des Einlaßkanals
15 mit den Auslaßkanälen 17 und 18 und der Auslaßkanäle mit dem Rückführkanal 16
in einer noch zu erläuternden Weise sind das Gehäuse 2 und das Küken 12 jeweils
mit vier halbkreisförmigen Ausnehmungen versehen, die für das Gehäuse 2 mit 22 und
für das Küken 12 mit 23 bezeichnet sind. Weiterhin sind zur Erleichterung des Durchflusses
des Mittels durch den Drehschieber vier Ausnehmungen 24 an dem Gehäuse 2 und vier
Ausnehmungen 25 an dem Küken 12 angebracht..
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Das Küken 12 enthält ferner zwei durchgehende Querbohrungen 26, von
denen die eine zwei diametral gegenüberliegende Ausnehmungen 25 und die andere die
beiden -anderen diametral gegenüberliegenden Ausnehmungen 25 des Kükens miteinander
verbindet. Außerdem sind in dem Gehäuse 2 vier axiale Bohrungen 27 bis 31 angeordnet,
von denen die Bohrungen 27 und 31 jeweils die Kanäle 15 und 21 mit der ringförmigen
Nut 11 der Stirnplatte 9 und die Bohrungen 28, 29 die Kanäle 16 und 19 mit einer
ähnlichen ringförmigen Nut 32 in einer den Mantel 1 nach oben abschließenden Abdeckplatte
33 verbinden. Der Kanal 21 ist daher mit dem Kanal 15
und der Kanal 19 mit
dem Kanal 16 verbunden. Die Abdeckplatte 33, die mit einer mittleren Öffnung
für den Durchlaß des oberen Wellenstumpfes des Kükens 12 versehen ist, ist am Mantel
1 angebracht und hält die Teile des Drehschiebers in ihrer Lage. Sie ist ferner
mit einer Dichtungsmanschette 34 versehen, die den Wellenstumpf umfaßt und ähnlich
wie die gegenüberliegende Dichtungsmanschette 13 mittels Schrauben 35 befestigt
ist. Der vorstehende Wellenstumpf ist mit Mitteln zum Einstellen, der Winkellage
des Kükens und somit zur Betätigung des Drehschiebers versehen.
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Nachstehend ist nunmehr ein Verfahren besonderer Bedeutung zur Bildung
der Ausnehmungen in dem Gehäuse 2 und in dem Küken 12 bei der Herstellung des Drehschiebers
in bezug auf F i g. 4 beschrieben.
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Zunächst wird das Küken in Form eines Rohlings, der ein Preßpaßstück
in einem Rohling des Gehäuses darstellt, in dieses eingedrückt und in dieser Stellung
verklammert. Sodann werden in dem gemeinsamen Arbeitsstück im gleichen Abstand voneinander
vier Bohrungen mit bestimmtem Durchmesser auf einem Lochkreis von ebenfalls bestimmtem
Durchmesser hergestellt, wobei jede Bohrung aus einer teilkreisförmigen Ausnehmung
22 in dem Gehäuse und einer diese ergänzenden teilkreisförmigen Ausnehmung 23 in
dem Küken zusammengesetzt ist. Die Bohrungen können dabei durch Ausbohren und Ausreiben
oder nur durch Bohren gebildet werden.
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Anschließend werden in der gleichen Weise vier im Durchschnitt kleinere
Bohrungen hergestellt, um die Ausnehmungen 24, 25 in dem Gehäuse und in dem Küken
zu bilden. Schließlich werden das Küken und das Gehäuse voneinander getrennt und
an ihren Arbeitsflächen genau bearbeitet.
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Zur Bildung des Drehschiebers wird das Küken entsprechend F i g. 1
angeordnet, wobei zu bemerken ist, daß bei der Ausführungsform nach F i g. 1 der
Durchmesser des Lochkreises der zur Bildung der Ausnehmungen 22 und 23 hergestellten
Bohrungen so gewählt sind, daß die Wandung jeder Ausnehmung 23 genau an den Wandungen
der beiden angrenzenden Ausnehmungen 22 des Kükens ausläuft, so daß bei der geringsten
Drehung des Kükens je nach der Drehrichtung desselben durch die Ausnehmung 23 eine
Verbindung zwischen dem Kanal 15 und einem der Kanäle 17,18 hergestellt wird.
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Die in F i g. 1 dargestellte Stellung des Kükens entspricht der Schließstellung
des Drehschiebers, die auch in F i g. 3 A dargestellt ist und bei der keine Flüssigkeit
aus dem Einlaßkana115 unmittelbar zu einem der Auslaßkanäle 17 und 18 gelangen kann.
Obgleich Flüssigkeit von dem Kanal 15 zu dem Kanal 21 strömen kann, verhindert jedoch
das Küken den übertritt von Flüssigkeit aus dem Kanal 21 in die diesem benachbarten
Ausnehmungen 22.
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Ebenso ist die Verbindung zwischen dem Rückführkana116. und dem Auslaßkana118
sowie die
Verbindung zwischen- dem Rückführkanal 16 mit der in der
Zeichnung rechts von ihm angeordneten Ausnevmüng 22 unterbrochen; die durch die
eine Querbohrung 26 mit dem Auslaßkanal 17 verbunden ist. Wenn, wie erwähnt, der
Einlaßkanal15 über die Leitung 5 mit einer Flüssigkeitspumpe sowie der Rückführkanal
16 über die Leitung 16 mit einem Sammelbehälter und- die Auslaßkanäle 17; 18 über
die Leitungen 7, 8 mit hydraulischen Arbeitszylindern verbunden sind, so sind diese
bei geschlossenem Drehschieber sowohl von der Pumpe als auch von dem Sammelbehälter
getrennt.
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Wird dann das Küken in der einen Richtung gedreht, wie .in F i g.
3 B dargestellt ist, so kann Flüssigkeit in Richtung der gestrichelten Pfeillinien
aus dem Einlaßkana115 ummittelbar in den Auslaßkana117 eintreten, während die Verbindung
des Einlaßkanals mit dem anderen Auslaßkana118 unterbrochen bleibt. Weiterhin besteht
von dem Einlaßkana115 zu dem Auslaßkanal 17 ein zweiter Flüssigkeitsweg,.der teilweise
durch die (in. der Zeichnung bei 26 A angedeutete) Verbindung des Kanals 21 mit
dem Einlaßkäna115 gebildet ist. Aus dem Kanal 21 strömt Flüssigkeit in die bei dieser
Schieberstellung freigegebene, dem Kanal 21 benachbarte Ausnehmung 22 in die Querbohrung
26 .und vom dort zu dem Auslaßkanal 17, wodurch dem einen Arbeitszylinder Flüssigkeit
zugeführt wird. Die zu dem anderen Arbeitszylinder führende Auslaßleitung 18 steht
in direkter Verbindung mit dem Rückführkanal 16, wobei zu dieser ein zweiter Flüssigkeitsweg
durch die zugehörige Querbohrung 26 gebildet ist, aus der Flüssigkeit in den Kanal
19 einströmen kann, der seinerseits über die ebenfalls mit 26 A bezeichnete Verbindung
mit dem Rückführkanal16 verbunden ist.
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Die Querbohrungen 26 sowie die axialen Bohrungen 27 bis 31 und die
Ringnuten 11 und 32 bilden doppelte Kanäle für den Schieber und führen zugleich
einen statischen Ausgleich herbei. Die Ausnehmungen 24 und 25 in dem Küken und dem
Gehäuse bilden dabei einen Strömungsweg für die Flüssigkeit und verringern die Strömungskraft.
Sie dienen ferner zur Verminderung der mechanischen Reibung, indem sie die Reibungsfläche
verringern.
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Eine Drehbewegung des Kükens in der anderen Richtung (vgl. F i g.
3 C) dient lediglich zur Entlastung des vorher betätigten' Arbeitszylinders und
zur Betätigung des vorher entlasteten Arbeitszylindeis.
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Die beschriebene Ausführungsform des Drehschiebers arbeitet ohne überlappung,
da bei jeder Drehbewegung des Kükens aus der Schließstellung sofort Flüssigkeit
in den einen der beiden Arbeitszylinder zugeführt und aus dem anderen abgeleitet
wird. Wenn demgegenüber bei gleichem Lochkreisdurchmesser der in das Küken und das
Gehäuse eingearbeiteten größeren Bohrungen, d. h. der die Ausnehmungen 22 und 23
bildenden Bohrungen, deren Durchmesser jeweils kleiner wären, so würde das Küken
um eine mittlere Drehstellung nach jeder Richtung eine bestimmte Drehbewegung ausführen
können und dabei immer noch geschlossen sein. Eine solche Ausbildung wird als Überlappungsausbildung
bezeichnet und ist in F i g. 5 B dargestellt, während F i g. 5 A die Ausbildung
ohne . Überlappung zeigt.
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Bei gleichem Lochkreisdurchmesser würde ferner eine Vergrößerung der
Durchmesser der Bohrungen über diejenige Größe hinaus, die keine überlappung ergibt,
in dem Drehschieber ' immer zu einer Verbindung zwischen dem Einlaßkanal und beiden
Arbeitszylindern und zwischen diesen und dem Sammelbehälter führen, wenn das Küken
die mittlere Schließstellung einnimmt. Jedoch würde eine Drehbewegung des Kükens
in der einen oder.anderen Richtung zu einem größeren Zufluß zu dem betreffenden
Arbeitszylinder führen und die Verbindung zwischen dem Zuführungskanal und dem anderen
Arbeitszylinder, der nun entlastet wird, sowie die Verbindung zwischen dem ersten
Arbeitszylinder und dem Sammelbehälter unterbrechen. Diese als Unterlappung bezeichnete
Ausbildung ist in F i g. 5 C dargestellt. Eine gewünschte Drehschieber-Über-bzw.
Unterlappung kann auch durch Änderung des Lochkreisdurchmessers der betreffenden
Bohrungen in bezug auf die Durchmesser der Bohrungen erreicht werden. In jedem Fall
ist die gewünschte überlappungsausbildung des Drehschiebers leicht erreichbar und
der Drehschieber mit größter bestimmter Genauigkeit- herstellbar, "wobei die sonst
zur genauen Herstellung übliche Nachbearbeitung der Fasenlängen entfällt. . -