DE1966622C3 - Steuerschieber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Steuerschieber mit einem Ventilkammern aufweisenden, aus unter Druck verformbarem Material bestehenden Schiebergehäuse, in dem ein Schieberkolben in verschiedene Steuerstellungen verschiebbar ist, mit das Schiebergehäuse mit einer Grundplatte verbindenden Befestigungselementen und einer das Schiebergehäuse mindestens teilweise umgebenden Schutzhaube.

Ein solcher Steuerschieber ist bekannt aus der FR-PS 77 024. Die einzelnen Ventilkammern stehen über Durchlässe mit Anschlußkanälen in Verbindung, durch welche das Druckmittel zugeführt oder abgeführt wird, d. h. durch welche sich die von dem Steuerschieber aufgebrachte Steuerfunktion nach außen auswirkt. Diese Anschlußkanäle sind in der Grundplatte des Steuerschiebers vorgesehen und bei Auftreten entsprechender Drücke oder bei Änderung der Druckverteilungen in den entsprechenden Anschlüssen imd Ventilkammern ergeben sich auf das Schiebergehäuse unterschiedliche, stets von der Grundplatte ausgehende Druckeinwirkungen aufgrund der sich ergebenden hydraulischen Kräfte, so daß es zu einer Verspannung des Schiebergehäuses kommen kann. Da jedoch der Schieberkolben in der Bohrung des Schiebergehäuses nicht mit Hilfe normaler Dichtungen abgedichtet ist, sondern durch entsprechende enge Toleranzen die Abdichtung über eine Metall/Metall-Berührung erfolgt, ist ein solcher Steuerschieber gegenüber auf hydraulische Kräfte zurückzuführende Verspannungen äußerst empfindlich, so daß es schnell zu einer Betriebsunfähigkeit wegen eines klemmenden Steuerschiebers kommen kann. Diese Verspannungen und Verwerfungen des Schiebergehäuses potenzieren sich noch dadurch, daß dieses fest mit der Grundplatte verschraubt ist, die den verschiedensten äußeren Krafteinwirkungen ausgesetzt ist. So können sich unterschiedliche Spannungen bei einem solcherart an der Grundplatte befestigten Schiebergehäuse nicht nur als Montagespannungen aufgrund der festen Verschraubung mit der Grundplatte ergeben, sondern auch aus den wechselnden Beanspruchungen des Betriebes selbst resultieren.

Bekannt ist weiterhin aus der DT-AS 10 74 346 ein insgesamt zylindrisch ausgebildeter Kolbenschieber, bei dem in einem Schiebergehäuse eine Führungsbüchse und in dieser wiederum ein Steuerkolben angebracht ist, der in der Führungsbüchse axial beweglich ist. Die Führungsbüchse ist gegenüber dem Führungsgehäuse mittels O-Ringe angedichtet, die in Nuten auf der Außenfläche der Führungsbüchse liegen und daher die zylindrische Führungsbüchse radial umgeben. Zum Druckausgleich bei der Steuerung von mit hohem Druck zugeführtem Druckmittel sind Sickerwege zwischen Führungsbüchse und Schiebergehause sowie zwischen dem Steuerkolben und der Führungsbüchse vorhanden. Eine Schutzhaube weist diese Anordnung nicht auf, die schon aufgrund ihres geometrischen Aufbaus zu der Erfindung keine Bezüge aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steuerschieber zu schaffen, der trotz engster Toleranzen im Bereich Kolbenschieber/Schiebergehäuse gegenüber einwirkenden, hauptsächlich auf hydraulische Kräfte zurückzuführende Verspannungen unempfindlich ist.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem eingangs genannten Steuerschieber, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der der Grundplatte gegenüberliegenden Wand des Schiebergehäuses Kanäle vorgesehen sind, die den Raum oberhalb des Schiebergehäuses mit den Kammern verbinden, daß Federmittel zwischen dem Schiebergehäuse und der unteren Fläche der Schutzhaube und Federmittel zwischen dem Schiebergehäuse und der oberen Fläche der Grundplatte vorgesehen sind, die jeweils gegen die zugeordneten Flächen von Schutzhau be und Grundplatte anliegen und das Schiebergehäuse im Abstand von diesen Flächen halten, daß die Federmittel geschlossene Abdichtungen bewirken und jeweils gegenüberliegend am Schiebergehäuse kongruente Flächen umschließen und daß die Schutzhaube an der Grundplatte mindestens mittelbar unverrückbar befestigt ist.

Ein derartig ausgebildeter Steuerschieber läßt sich von hydraulischen Verspannungen ohne Schwierigkeiten freihalten, da zwischen Gehäuse und Schutzhaube Druckmittelausgleichräume vorgesehen sind, so daß insbesondere auch bei der vorteilhaften schwimmenden Lagerung des Schiebergehäuses innerhalb der aus Grundplatte und Schutzhaube gebildeten Umfassung Störungen jeglicher Art vermieden werden.

Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt

Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren im einzelnen näher erläuteri. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Steuerschiebers.

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der F i g. 1 und

F i g. 3 dnen Querschnitt durch eine Variante eines Steuerschiebers mit geänderter Form der Ventilkam

Wie in F i g. 1 und 2 dargestellt, besteht der Steuerschieber aus einer Grundplatte 1. einem Schiebergehäuse 2, einem Schieberkolben 3 und einer Schutzhaube 4. Das Schiebergehäuse 2 kann aus Metall besahen, beispielsweise Aluminium, und die Form eines einfachen Blocks haben, der mit einer Längsbohrung 5 und ringförmigen Ventilkammern versehen ist, zwischen denen Sitzflächen 7 gebildet sind. Die aktiven Sitzflächen 7 des Schiebergehäuses 2 befinden sich in einem Zustand von Superhärte. Ferner sind im Schiebergehäuse 2 verschiedene, beispielsweise mit 6a und 6b bezeichnete Durchgänge vorgesehen, die zu den verschiedenen Ventilkammern 6 führen, so daß bestimmte Ausnehmungen mit einer Druckgasquelle, andere mit einem dargestellten Zylinderaggregat, und weitere mit einem Auslaß in Verbindung stehen.

In der Längsbohrung 5 des Schiebergehäuses ist der Schieberkolben 3 verschiebbar angeordnet, der aus einem dem Material des Schiebergehäuses 2 ähnlichen Material hergestellt ist. Der Schieberkolben 3 hat eine zylindrische Form und besitzt eine Vielzahl von ringförmigen Schieberflächen und Ausnehmungen. Die Unifangsflächen der Schieberflächen befinden sich in einem Zustand von Superhärte und sind genauestens so hergestellt, daß sie mit sehr enger Toleranz mit den Sitzflächen 7 des Schiebergehäuses derart zusammenwirken, daß eine entsprechende Ventilwirkung erzielt wird, ohne daß federnde Abdichtelemente wie beispielsweise O-Ringe verwendet werden müssen.

Ein gutes Arbeiten eines solchen Steuerschiebers mit oberflächengehärteten Aluminiumkörpern und Ventilgliedern unter Ausnutzung einer im wesentlichen metallischen Abdichtberührung und unter völliger Vermeidung von Abdichtelementen erfordert eine hohe Präzision, um mit so engen Toleranzen zu arbeiten, die notwendig sind, um beispielsweise ein Gas — im Gegensatz zu einem hydraulischen Fließmedium — abzudichten.

Wie in Fig. 1 dargestellt, sind Anschlußkanäie 22 in der Grundplatte 1 zur Verbindung mit den Durchgängen 6a, 6b im Schiebergehäuse vorgesehen. Die Verbmdungswellen zwischen den verschiedenen Durchgängen werden an der Zwischenfläche zwischen dem Schiebergehäuse und der Grundplatte mit Hilfe von Federmitteln, insbesondere federnden Ringabdichtungen 24 (Fig. 2) abgedichtet, die in Aussparungen 25 eingreifen, die an den unteren Enden der Durchgänge 6.7, 6b des Schiebergehäuses angeordnet sind. Ohne Formveränderung stehen die Ringabdichtungen 24 über die untere Fläche des Schiebergehäuses vor.

Der Schieberkolben 3 wird zwischen seinen Arbeitsstellungen durch einen Betätigungsmechanismus verschoben, wie beispielsweise einen Elektromagnet oder Federn.

Wie Fig. 2 zeigt, wird das Schiebergehäuse 3 schwimmend auf der Grundplatte 1 mit Hilfe der Schutzhaube 4 und zugehörigen Befestigungselementen gehalten. Die Schutzhaube 4 ist mit der Grundplatte 1 mit Hilfe von Befestigungselementen 33, im Ausführungsbeispiel Schrauben, starr verbunden. Die Schutzhaube weist eine Oberwand 34 und Seitenwände 35 auf, die sich nach unten im wesentlichen rechtwinklig im Abstand zum Schiebergehäuse erstrecken und in untere Stirnflächen enden, die auf der oberen Fläche der Grundplatte aufsitzen. Der senkrechte Abstand zwischen den Stirnflächen und der Unterfläche des Oberteils der Schutzhaube ist größer als die senkrechte Erstreckung des Schiebergehäuses 2. Durch Festklemmen der Schutzhaube an der Grundplatte 1 um das Schiebergehäuse herum, läßt sich das Schiebergehäuse schwimmend relativ zur Grundplatte anordnen, wobei die federnden Ringabdichtungen 24 das Schiebergehäuse in Berührung mit der Unterfläche der Schutzhaube drücken. Die Oberwand 34 und die Seitenwände der Schutzhaube können gegebenenfalls als getrennte Teile ausgebildet sein. Ferner können die Seitenwände mit dem Schiebergehäuse durch flexible Vorsprünge verbunden sein. Hierdurch ist eine Relativbewegung zwischen dem Schiebergehäuse und den Seitenwänden der Schulzhaube möglich, so daß das Schiebergehäuse eine schwimmende Lage relativ zur Grundplatte nach dem vollständigen Zusammenbau annimmt.

Bei einem solchen Steuerschieber ergibt ein Unterdrucksetzen der verschiedenen Durchgänge 6a, 6b einen Aufwärtsdruck auf das Schiebergehäuse. Um diesen Aufwärtsdruck zu vermeiden, der das Schiebergehäuse verformen kann, wenn ein wechselnder Druck auf die verschiedenen Öffnungen einwirkt und wenn die Druckeinwirkung zwischen den verschiedenen Öffnungen sich ändert, sind die oberen Wände der Ventilkammern durch die obere Wand des Schiebergehäuses hindurchgebohrt. Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, ist diese Bohrung so beschaffen, daß die verschiedenen Durchgänge 6a, 6b das Schiebergehäuse von seiner unteren Fläche bis zu seiner oberen Fläche vollständig durchdringen. Daher sind weitere Abdichtmittel vorzusehen, um diese Ausnehmungen gegeneinander an der oberen Fläche des Schiebergehäuses abzudichten und ferner einen Leckfluß um die Schutzhaube herum zu verhindern. Zu diesem Zweck sind federnde Ringabdichtungen 40 vorgesehen, die in Aussparungen 41 sitzen, die am oberen Ende der Durchgänge oder Ventilkammern angeordnet sind. Wenn diese Ringabdichtungen 40 noch nicht verformt sind, so stehen sie über die obere Fläche des Ventilkörpers vor. Damit wird im zusammengebauten Zustand das Schiebergehäuse federnd zwischen der darunterliegenden Grundplatte und der darüberliegenden Schutzhaube gehalten, wobei die Ringabdichtungen 24 und 40 gegen das Schiebergehäuse bzw. die Schutzhaube, wie in F i g. 2 gezeigt, anliegen. Bei dieser Konstruktion ergibt ein Unterdrucksetzen irgendeiner der Ausnehmungen eine Aufwärtskraft, die unmittelbar gegen die fluchtende Unterfläche der Oberwand 34 der Schutzhaube und nicht auf das Schiebergehäuse wirkt. Damit wird die Bildung von lokalisierten unterschiedlichen Beanspruchungen auf das Schiebergehäuse in axialer Richtung des Schieberkolbens verhindert.

In Fig. 3 ist eine abgewandelte Konstruktion dargestellt, um die Bildung von unausgeglichenen, nach oben auf den Schieberkörper wirkenden und diesen deformierenden Kräften zu verhindern. In F i g. 3 ist nur ein Durchlaß 6a dargestellt, doch können die übrigen Durchlässe von Bleicher Konstruktion sein. Dieser

Durchlaß 6a weist eine verengte Bohrung 42 auf, die sich bis zur oberen Fläche des Schiebergehäuses erstreckt. Im Vergleich mit dem Aufbau gemäß den Fi g. 1 und 2. wo die Bohrung 42 im Schiebergehäuse zur Erzeugung von Durchlässen von gleichmäßigem Querschnitt dient, hat die Bohrung 42 gegenüber der Ventilkammer 6 nach F i g. 3 einen kleineren Querschnitt. Bei dieser Bauart ist es notwendig, daß die gesamten freiliegenden Bereiche des Schiebergehäuses entlang seiner oberen Fläche um die Bohrung 42 herum und innerhalb der Begrenzung der Ringabdichtungen 40 die gleiche Größe wie die unteren Flächen der Ventilkammern oder Durchlässe haben. Auf diese Weise wird die durch Unterdrucksetzen einer bestimmten Ventilkammer erzeugte Aufwärtskraft gegen die untere Fläche der Ventilkammer des Schiebergehäuses durch die Kraft ausgeglichen, die nach unten auf die obere Fläche des Schiebergehäuses innerhalb der Umgrenzung der Ringabdichtung 40 wirkt. Damit ergibt ein Unterdrucksetzen der verschiedenen Ventilkammcrn in axialer Richtung keine

ίο unausgeglichenen Kräfte auf den Ventilkörper.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Steuerschieber mit einem Ventilkammern aufweisenden, aus unter Druck verformbarem Material bestehenden Schiebergehäuse, in dem ein Schieberkolben in verschiedene Steuerstellu~gen verschiebbar ist, mit das Schiebergehäuse mit einer Grundplatte verbindenden Befestigungselementen und einer das Schiebergehäuse mindestens teilweise umgebenden Schutzhaube, dadurch gekennzeichnet, daß in der der Grundplatte (1) gegenüberliegenden Wand des Schiebergehäuses (2) Kanäle (42) vorgesehen sind, die den Raum oberhalb des Schiebergehäuses mit den Kammern (6) verbinden, daß Federmittel (40) zwischep dem Schiebergehäuse (2) und der unteren Fläche der Schutzhaube (4) und Federmittel (24) zwischen dem Schiebergehäuse (2) und der oberen Fläche der Grundplatte (1) vorgesehen sind die jeweils gegen die zugeordneten Flächen von Schutzhaube (4) und Grundplatte (1) anliegen und das Schiebergehäuse (2) im Abstand von diesen Flächen halten, daß die Federmittel (24, 40) geschlossene Abdichtungen bewirken und jeweils gegenüberliegend am Schiebergehäuse (2) kongruente Flächen umschließen und daß die Schutzhaube (4) an der Grundplatte (1) mindestens mittelbar unverrückbar befestigt ist.

2. Steuerschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmig ausgebildeten Federmittel (24, 40) jeweils jeden Eingang zu den Ventilkammern an Unterseite und Oberseite des Schiebergehäuses (2) umgeben.

3. Steuerschieber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkammern (6) einen gleichmäßigen Querschnitt von der unteren zur oberen Fläche des Scniebergehäuses (2) aufweisen.

4. Steuerschieber nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von oben in die Ventilkammern (6) einmündenden Kanäle einen kleineren Querschnitt als die unteren Ventilkammer-Einlaßöffnungen bei gleichen von den beiderseitigen Federmitteln umschlossenen Flächen aufweisen.

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