DE1284216B

DE1284216B - Steuerventil

Info

Publication number: DE1284216B
Application number: DE19661284216
Authority: DE
Inventors: Flint John Christoph Eglington
Original assignee: BROCKHAMPTON ANDOVERSFORD; Dowty Technical Developments Ltd
Current assignee: BROCKHAMPTON ANDOVERSFORD; Dowty Technical Developments Ltd
Priority date: 1965-10-19
Filing date: 1966-10-19
Publication date: 1969-02-20
Also published as: GB1160264A; FR1503951A; US3451426A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil mit einem Gehäuse, in dem mindestens ein Schieber aus einer Neutralstellung in mindestens einer Richtung bewegbar angeordnet ist und das einen Zuflußanschluß und einen Rückflußanschluß und für den bzw. jeden Schieber einen oder mehrere Steueröffnungen aufweist, denen ein Druckmittel durch entsprechende Bewegung des Schiebers aus seiner Neutralstellung zugeführt werden kann, wobei das Gehäuse einen Umleitungskanal zur direkten Verbindung des Zuflußanschlusses mit dem Rückflußanschluß unter Umgehung des bzw. der Schieber aufweist, in dem ein Entlastungsventil vorgesehen ist.
Bei einer bekannten Ausführung dieser Art ist das Entlastungsventil als federbelastetes überdruckventil ausgebildet und dient dazu, den Aufbau eines übermäßigen Druckes zu verhindern, wenn einer der Schieber aus seiner Neutralstellung bewegt ist. Um eine direkte Verbindung zwischen dem Zufluß und dem Rückflußanschluß herzustellen, wenn die Schieber in ihrer Neutralstellung sind, ist es bekannt, einen zweiten Umleitungskanal vorzusehen, der sich durch die die Schieber aufnehmenden Gehäusebohrungen oder -hohlräume erstreckt und bei Verschiebung eines Schiebers aus der Neutralstellung von diesem Schieber abgesperrt wird. Nachteilig ist dabei, daß der Schieber und das Gehäuse größere Abmessungen erhalten. Außerdem muß jeder Schieber den Umleitungskanal erst durchqueren, bevor der Druck zur Versorgung des angeschlossenen Gerätes ansteigen kann. Dies hat zur Folge, daß der Druck erst nach beträchtlicher Bewegung des Schiebers aus seiner Neutralstellung zur Verfügung steht, wodurch sich ein großer Leerweg und dann ein sehr plötzlicher Druckanstieg ergibt. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Ausführung besteht darin, daß bei Verschiebung eines Schiebers und daraus sich ergebendem Absperren des Umleitungskanals der Umleitungskanal in dem stromaufwärts der Absperrstelle liegenden Abschnitt druckbeaufschlagt wird, was zwangläufig zu Leckverlusten führt.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Steuerventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das kleine Schieberabmessungen ermöglicht, kleine Verstellwege aufweist und einen allmählichen Druckanstieg bei Bewegung des Schiebers aus seiner Neutralstellung bewirkt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Entlastungsventil durch mechanische Mittel betätigbar ist, um den Umleitungskanal abzusperren, wenn der oder einer der Schieber aus seiner Neutralstellung bewegt ist.
Durch diesen erfindungsgemäßen Vorschlag wird erreicht, daß der Schieber nicht mit Entlastungsöffnungen versehen zu werden braucht, die in der Neutralstellung mit dem Umleitungskanal fluchten, wodurch die Schieberabmessungen verringert werden können. Durch die Betätigung des Entlastungsventils durch mechanische Mittel kann eine solche übersetzung vorgesehen werden, daß der Umleitungskanal in der gewünschten Weise in Abhängigkeit von der Bewegung des bzw. eines Schiebers aus seiner Neutralstellung abgesperrt wird, wodurch der Verstellweg des Schiebers verringert werden kann. Da der Umleitungskanal effektiv durch ein Ventil geschlossen wird, ist die Gefahr von Leckagen gering.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt F i g.1 eine schematische Ansicht eines Steuerventils mit sechs Ventileinheiten, F i g. 2 einen vergrößerten Querschnitt gemäß Linie II-II in F i g.1, F i g. 3 einen vergrößerten Querschnitt gemäß Linie 111-III in F i g. 1, F i g. 4 und 6 den Schieber der in F i g. 2 dargestellten Ventileinheit in zwei verschiedenen Arbeitsstellungen und F i g. 5 und 7 das in F i g. 3 dargestellte Entlastungsventil in den Stellungen, die den in F i g. 4 und 6 gezeigten Stellungen des Schiebers entsprechen.
Das Gehäuse 11 des Steuerventils enthält sieben Gehäuseplatten 12,13,14,15,16,17 und 18, die voneinander durch sechs Schieberrahmen 19, 20, 21, 22, 23 und 24 getrennt sind. Wie aus F i g. 2 bis 7 ersichtlich, enthält jeder Schieberrahmen eine Aussparung 25, in der ein Schieber 26 linear verschiebbar angeordnet ist.. Jeder Schieber hat einen rechteckigen Querschnitt in einer Ebene, die quer zur Bewegungsrichtung des Schiebers liegt, und ist durch einen Hebel 27 verschiebbar, der außen am Gehäuse 11 drehbar angebracht ist. Von jedem Hebel 27 erstreckt sich eine Stange 29 zu dem Schieber 26, mit dem sie durch eine Feder- und Nutverbindung 30 im Eingriff steht. Die Stange 29 steht unter der Wirkung einer Feder 28, die bestrebt ist, den Schieber 26 in seiner mittleren Neutralstellung.-zu halten.
Die Gehäuseplatten und die Schieberrahmen werden mit Hilfe von Durchgangsbolzen in dichtender Anlage aneinandergehalten. Die Gehäuseplatte 12 am einen Ende der Batterie ist mit einem Zuflußanschluß 31 für die gesamte Batterie versehen, und die Gehäuseplatte 18 am anderen Ende weist einen für die ganze Batterie gemeinsamen Rückflußanschluß 32 auf.
In den Gehäuseplatten und in den Schieberrahmen sind miteinander fluchtende Öffnungen 33 bzw. 34 angeordnet, die zusammen einen Zuflußkanal bilden, der sich durch die ganze Batterie erstreckt und mit dem Zuflußanschluß 31 in Verbindung steht. Dieser Zuflußkanal 33, 34 steht auch mit dem Rückflußanschluß 32 durch ein nicht gezeigtes überdruckventil in der Gehäuseplatte 18 in Verbindung. In den Gehäuseplatten sind Zweigleitungen 35 angeordnet, die von dem Zuflußkanal 33, 34 ausgehen und zu den einzelnen Schiebern 26 führen. Jeder Schieber 26 hat einen Längsschlitz 36 mit einem längsverlaufenden Steg. Der Längsschlitz ist so bemessen, daß er stets mit der Zweigleitung 35 in Verbindung ist, unabhängig davon, ob der Schieber 26 in seiner Neutralstellung oder in einer Arbeitsstellung ist. Jede Zweigleitung 35 enthält ein nicht dargestelltes Rückschlagventil, um einen Rückfluß zum Zuflußkanal 33, 34 zu verhindern.
Die Aussparungen 25, in denen die Schieber 26 angeordnet sind, stehen mit dem Rückflußanschluß 32 in Verbindung, so daß beide Enden der Schieber 26 druckentlastet sind.
In der Zuflußgehäuseplatte 12 ist ein Entlastungsventil 37 vorgesehen, dessen Verschlußtei138 nach Art eines Kolbenschiebers ausgebildet ist und zwei Absätze 39 und 40 aufweist, die durch eine Umfangsnut 41 voneinander getrennt sind. Dieses Entlastungsventil 37 ist so angeordnet, daß es im offenen Zustand eine direkte Verbindung zwischen dem Zuflußanschluß 31 und dem Rückflußanschluß 32 unter Umgehung des Zuflußkanals 33, 34 herstellt, jedoch in geschlossenem Zustand diese Verbindung unterbricht. In diesem geschlossenen Zustand überdeckt der Absatz 39 des Verschlußteils 38 eine Ringnut 43, die mit dem Rückflußanschluß 32 durch einen Kanal 44 in Verbindung steht. Eine Feder 42 ist bestrebt, den Verschlußtei138 in die Schließstellung zu bewegen.
Jeder Schieber 26 hat Ausgleichsöffnungen 45, 46 und ist von der Vierwegebauart, so daß ein angeschlossenes Gerät S, z. B. ein Hubzylinder, doppeltwirkend betätigt werden kann. Wenn der Schieber 26 aus seiner Neutralstellung in F i g. 2 nach links verschoben wird, kann Druckflüssigkeit, die durch die Zweigleitung 35 und das darin angeordnete Rückschlagventil vorn Zuflußkanal 33, 34 in den Längsschlitz 36 im Schieber 26 gelangt ist, durch eine Arbeitssteueröffnung 47 in der benachbarten Gehäuseplatte und eine Leitung 48 zur linken Seite des Hubzylinders S gelangen. Gleichzeitig wird die andere Seite des Hubzylinders S entlastet, indem Flüssigkeit von dieser Seite durch eine Leitung 49 abfließen kann, die in eine weitere Arbeitssteueröffnung 50 in dieser Gehäuseplatte mündet. Diese Steueröffnung 50 wird durch die gerade Kante 51 des Schiebers 26 zur Kammer 52 am rechten Ende des Schieberrahrnens 19 freigegeben, so daß die Flüssigkeit in die Kammer 52 und von dort durch nicht gezeigte Kanäle zum Rückflußanschluß 32 abfließen kann.
Wenn der Schieber 26 in seine Neutralstellung zurückbewegt wird, wird das Gerät S in der gewählten Stellung hydraulisch gesperrt gehalten. Sobald der Schieber 26 in F i g. 2 aus seiner Neutralstellung nach rechts verschoben wird, arbeitet der doppeltwirkende Hubzylinder S in der umgekehrten Weise, indem Druckflüssigkeit durch die Arbeitssteueröffnung 50 und die Leitung 49 zum Hubzylinder strömt und Flüssigkeit vom Hubzylinder durch die Leitung 48 und die Arbeitssteueröffnung 47 abfließt, wobei die Kante 51' des Schiebers 26 die Steueröffnung 47 zur Kammer 52' hin freigibt.
Jeder Schieber 26 ist an seiner unteren Längskante mit einem Nocken 53 versehen. Alle Nocken haben die gleiche Form und stehen in Berührung mit jeweils einem Mitnehmer 54. Alle Mitnehmer 54 sind auf einer Stange 55 befestigt, die sich quer zu den Schiebern durch die ganze Batterie erstreckt. Die Enden der Stange 55 sind an Schwinghebeln 56 befestigt, die ihrerseits auf einer weiteren Stange 57 sitzen, die im Gehäuse gelagert ist und deren Achse parallel zur Achse der ersten Stange 55 liegt. Mit der Stange 57 ist ein Hebel 58 fest verbunden, der in die Umfangsnut 41 zwischen den Absätzen 39 und 40 des Verschlußteils 38 des Entlastungsventils 37 eingreift. Eine schwache Feder 59, die an diesem Hebel 58 angreift, hält die Mitnehmer 54 in Berührung mit den Nocken 53.
Alle Nocken 53 haben im wesentlichen eine umgekehrte flache V-Form, und die Anordnung ist so getroffen, daß, wenn alle Schieber 26 in ihrer in F i g. 2 gezeigten Neutralstellung sind, die Mitnehmer 54, die Stangen 55 und 57 und der Hebel 58 den Verschlußteil 38 des Entlastungsventils 37 in seiner in F i g. 3 dargestellten Offenstellung halten, in der eine direkte Verbindung zwischen dem Zuflußanschluß 31 und dem Rückflußanschluß 32 über den Zuflußkanal 33 in der Gehäuseplatte 12, die Ringnut 43 und den Kanal 44 besteht. Auf diese Weise werden die Schieber 26 und das überdruckventil in der Rückflußgehäuseplatte 18 umgangen, so daß keine übermäßige Wärme entsteht, wenn eine Betätigung der mit den Schiebern verbundenen Geräte nicht erforderlich ist.
Wenn irgendeiner der Schieber 26 aus seiner Neutralstellung verschoben wird, gleitet der betreffende Mitnehmer 54 zunächst auf einem Abschnitt 53 a, der ein Profil für Schnellbetätigung hat, wodurch der Verschlußteil 38, unterstützt durch die Feder 42, schnell in die in F i g. 5 gezeigte Stellung gelangt, in der nur noch eine kleine Öffnungsfläche, die durch die Ausschnitte 39 a des Absatzes 39 bestimmt ist, für die direkte Strömung zum Rückflußanschluß 32 zur Verfügung steht.
Auf diese Weise wird der Druck in den Zweigleitungen 35 zu allen Schiebern 26 schnell erhöht, da die direkte Verbindung vom Zuflußanschluß 31 zum Rückflußanschluß 32 im wesentlichen blockiert ist. Wenn der Schieber 26 weiter gegen seine Arbeitsendstellung bewegt wird, kommt der Mitnehmer 54 auf einen Abschnitt 53 b, der ein Profil für langsame Betätigung hat (F i g. 4), wobei die Druckflüssigkeit vom Zuflußkanal 33, 34, je nach der Verschieberichtung des Schiebers, der entsprechenden Arbeitssteueröffnung 47 oder 50 zugeführt wird. Auf Grund der Ausschnitte 39 a erfolgt die Flüssigkeitsumleitung verhältnismäßig allmählich, wodurch eine gute Drosselcharakteristik des Entlastungsventils erreicht wird.
Ein Kanal 60 verbindet den Zuflußanschluß 31 über den Zuflußkanal 33 in der Gehäuseplatte 12 mit einer Kammer 61 auf der rechten Seite des Verschlußteils 38. In dem Kanal 60 ist eine Drossel 62 angeordnet, um unter diesen Verhältnissen zu erreichen, daß die Drücke auf beiden Seiten des Verschlußteils 38 im wesentlichen gleich sind.
Wenn sich der Schieber 26 seiner Endstellung nähert, und der Mitnehmer 54 das Ende des Abschnittes 53 b erreicht hat, wobei die Ausschnitte 39 a die Ringnut 43 passiert haben, wird durch Auflaufen des Mitnehmers 54 auf den Endabschnitt 53 c des Nockens 53, der wiederum ein Profil für Schnellbetätigung hat, der Verschlußteil 38 in die aus F i g. 7 ersichtliche Stellung gebracht, in der eine positive Abdichtung zwischen dem Absatz 39 des Verschlußteils 38 und der die Ringnut 43 umgebenden Wand besteht, so daß nun die benötigte Druckflüssigkeit ausschließlich dem zu betätigenden Gerät zugeführt wird.
Wenn der Schieber in seine Neutralstellung zurückgeführt wird, findet die umgekehrte Arbeitsfolge statt. Wenn der Schieber aus seiner Neutralstellung in der umgekehrten Richtung bewegt wird, arbeitet das zugehörige Gerät in der umgekehrten Weise.
Die Erfindung ist nicht auf Steuerventile mit rechteckigen Schiebern beschränkt, sondern auch z. B. bei zylindrischen Kolbenschiebern anwendbar. Die Schieber können auch um eine feste Achse dreh- oder schwenkbar und daher in einem Bogen zwischen einander gegenüberliegenden ebenen Flächen im Inneren des Ventilgehäuses bewegbar sein.
Selbstverständlich ist die Erfindung auch für Steuerventile mit nur einem Schieber oder mit mehr als sechs Schiebern verwendbar.
Obgleich im Ausführungsbeispiel die Schieber zur Steuerung von doppeltwirkenden Hubzylindern dienen, können die zu steuernden Geräte auch einfach wirkende Hubzylinder, umsteuerbare oder nicht umsteuerbare hydraulische Rotationsmotoren oder ähnliche Geräte sein, wobei die Schieberöffnungen entsprechend zu ändern sind.
Selbstverständlich können an Stelle des dargestellten Nockenmechanismus kombiniert mit einer gemeinsamen Stange und Schwi ghebeln andere übertragungsglieder zwischen den Schiebern und dem Entlastungsventil vorgesehen werden, die ein Schließen des Entlastungsventils bewirken, wenn einer der Schieber aus seiner Neutralstellung bewegt wird.
Die Erfindung ist auch nicht auf Steuerventile in hydraulischen Systemen beschränkt,. sondern auch bei Steuerventilen in pneumatischen Anlagen verwendbar.

Claims

Patentansprüche: 1. Steuerventil mit einem Gehäuse, in dem mindestens ein Schieber- aus einer Neutralstellung in mindestens einer Richtung bewegbar angeordnet ist und das einen Zuflußanschluß und einen Rückflußanschluß und. für-.den'bzw. jeden Schieber einen oder mehrere Steueröffnungen aufweist, denen ein Druckmittel durch entsprechende Bewegung des Schiebers aus seiner Neutralstellung zugeführt werden kann, wobei das Gehäuse einen Umleitungskanal - zur direkten Verbindung des Zuflußanschlusses mit dem Rückflußanschluß unter Umgehung des bzw. der Schieber aufweist, in dem ein Entlastungsventil vorgesehen ist, d a'-durch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil (37) durch mechanische Mittel (53, 54, 55, 56, 57, 58) betätigbar ist, um den Um-_, leitungskanal (43, 44) abzusperren, wenn der oder einer der Schieber (26) aus seiner Neutralstellung . bewegt ist.
2. Steuerventil- nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Mittel einen Nocken (53) aufweisen, der an dem bzw. jedem _ Schieber (26) angebracht ist und mit einem Mitnehmer (54) in Berührung . steht, der auf einer Stange (55) befestigt ist oder -:yon dieser gebildet ist.
3. Steuerventil nach Anspruch.2, dadurch gekennzeichnet,. daß die Stange (55) sich quer zu dem bzw: den Schiebern (26) durch das Gehäuse (11) hindurch erstreckt.
4. Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil. (37) in einem Endabschnitt des Gehäuses (11) angeordnet ist und sein Verschlußteil (38) mit einem-Teil (58) der mechanischen Mittel im Eingriff steht.
5. Steuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (55) an beiden Enden an Schwinghebeln (56) befestigt ist.
6. Steuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen der Schwinghebel (56) miteinander fluchten und parallel zur Stange (55) sind, so daß bei Bewegen des oder einer der Schieber (26) aus seiner Neutralstellung der Nocken (53) die Stange (55) um die Drehachsen der Schwinghebel (56) so verschwenkt, daß diese den Verschlußteil (38) des Entlastungsventils (37) im Schließsinn bewegt.
7. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis.6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (42) den Verschlußteil (38) im Schließsinn beaufschlagt. B. Steuerventil nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (55) mit dem bzw. den Mitnehmern (54) federnd in Richtung auf den bzw. die Nocken (53) beaufschlagt ist. 9. Steuerventil nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Schieber (26) linear verschiebbar im Gehäuse (11) angeordnet ist. 10. Steuerventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Schieber (26) in einer quer zur Bewegungsrichtung liegenden Ebene einen rechteckigen Querschnitt aufweist. 11. Steuerventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken an einer Längskante des bzw. jedes Schiebers (26) angeordnet ist. 12. Steuerventil nach einem der Ansprüche -1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußteil (38) des Entlastungsventils (37) die Form eines Kolbenschiebers hat, der zwei Absätze (39, 40) aufweist, zwischen denen eine Umfangsnut (41) liegt, in die ein Hebel (58) eingreift, der auf einer zweite Stange (57) befestigt ist, auf der auch die Schwinghebel (56) aufgekeilt sind, so daß eine Verschwenkung der ersten Stange (S5) durch den bzw. einen der Nocken (53) den Hebel (58) verdreht und damit den Verschlußteil (38) verschiebt. 13. Steuerventil nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Nocken (53) eine flache V-Form aufweist. 14. Steuerventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken (53) auf beiden Seiten des V, aus der Neutralstellung gesehen, zunächst einen Abschnitt (53 a) aufweist, der ein Profil für Schnellbetätigung hat, an den ein Abschnitt (53 b) für langsame Betätigung anschließt, dem schließlich wieder -ein Abschnitt (53 c) mit einem Profil für Schnellbetätigung folgt. . 15. Steuerventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Absatz (39) des Verschlußteils (38) mit einer Ringnut (43) im Gehäuse (11) zusammenwirkt, die bei Freigabe durch den Absatz (39) den Umleitungskanal (44) öffnet. 16. Steuerventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stirnfläche des ersten Absatzes (39) Drosseleinschnitte (39 a) vorgesehen sind. 17. Steuerventil nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kanal (60) vorgesehen ist, der den Zuflußanschluß (31) mit derjenigen Stirnfläche des Verschlußteils (38) in Verbindung bringt, die von dem ersten Absatz (39) entfernt liegt. 18. Steuerventil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanal (60) eine Drossel (62) vorgesehen ist.