DE202006014780U1

DE202006014780U1 - Ventil

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Publication number: DE202006014780U1
Application number: DE202006014780U
Authority: DE
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2016-09-27

Abstract

Ventil, mit einem linear verschiebbar in einem Ventilgehäuse (4) angeordneten Ventilschieber (7) und mit Haltemitteln (27) zur lösbaren gehäusefesten Fixierung des Ventilschiebers (7) in wenigstens einer durch das lineare Verschieben erreichten Schaltstellung, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel (27) zumindest Folgendes auweisen:
– einen den Ventilschieber(7) quer durchsetzenden Aufnahmekanal (28), der mit zwei einander entgegengesetzten Kanalmündungen (32a, 32b) zum Außenumfang des Ventilschiebers (7) ausmündet,
– zwei im Bereich der beiden Kanalmündungen (32a, 32b) in dem Aufnahmekanal (28) angeordnete, in Längsrichtung des Aufnahmekanals (28) im Wesentlichen unabhängig voneinander relativ zum Ventilschieber (7) bewegliche Rastglieder (36a, 36b),
– eine in dem Aufnahmekanal (28) zwischen den beiden Rastgliedern (36a, 36b) angeordnete und die beiden Rastglieder (36a, 36b) im Sinne eines gegenseitigen Entfernens beaufschlagende Druckfedereinrichtung (38) und
– mindestens eine in Richtung der linearen Verschiebebewegung des Ventilschiebers (7) bezüglich des Ventilgehäuses (4) ortsfeste Rastvertiefungsanordnung (43, 44), die an einer der zu...

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil, mit einem linear verschiebbar in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventilschieber und mit Haltemitteln zur lösbaren gehäusefesten Fixierung des Ventilschiebers in wenigstens einer durch das lineare Verschieben erreichten Schaltstellung.
Vor allem bei sogenannten Impulsventilen, gelegentlich aber auch bei konventionellen Ventilen besteht das Erfordernis, eine vom Ventilschieber eingenommene Schaltstellung durch gesonderte Haltemittel bis zum neuerlichen Umschalten zu fixieren. Impulsventile sind Mehrwegeventile, deren Ventilschieber zum Umschalten zwischen zwei Endstellungen impulsartig mittels eines fluidischen Steuerdruckes beaufschlagt werden, wobei der Ventilschieber auch nach der Wegnahme des Steuerdruckes seine Endstellung beibehält. Solche Ventile haben den Vorteil, dass die Schaltstellungen des Ventilschiebers ohne ständige Energiezufuhr praktisch beliebig lange beibehalten werden können. Die zusätzlichen Haltemittel verhindern, dass der Ventilschieber, beispielsweise aufgrund von Erschütterungen, seine Schaltstellung ändert.
Die US 5174731 beschreibt ein Ventil der eingangs genannten Art, bei dem auf Magnetismus beruhende Haltemittel für die Fixierung der Schaltstellungen eines Ventilschiebers sorgen. Da die erzeugten Magnetfelder in der Regel auch auf die Umgebung abstrahlen, kann ein solches Ventil jedoch nicht überall eingesetzt werden.
Bei einem aus der DE 19617849 A1 bekannten Ventil trägt der Ventilschieber stirnseitig einen konischen Fortsatz, um den herum mehrere Kugeln angeordnet sind, die von einem ebenfalls auf dem Fortsatz angeordneten Käfig gehalten werden. Wirken auf den Ventilschieber unerwünschte Strömungskräfte ein, verlagert er sich relativ zu dem Käfig, wodurch die Kugeln zwischen dem konischen Fortsatz und einem gehäusefesten Element verspannt werden. Aufgrund von Fertigungstoleranzen können die auf die Kugeln einwirkenden Spannkräfte variieren, was einen ungleichförmigen Verschleiß zur Folge haben kann. Außerdem basiert die Spannfunktion auf einem Kraftschluss, sodass vor allem bei starken Erschütterungen keine ausreichende Sicherheit gegen ein unerwünschtes Verlagern des Ventilschiebers gegeben ist.
Aus der DE 3600543 A1 ist es bereits bekannt, ein drehbares, scheibenförmiges Ventilelement durch Rastvorrichtungen zu fixieren. Zwei Kugeln stützen sich unabhängig voneinander über jeweils eine eigens zugeordnete Druckfedereinrichtung am Gehäuse ab und werden mit dem Ventilglied axial verspannt. Auch hier kann es toleranzbedingt, beispielsweise aufgrund abweichender Federkonstanten, zu einer ungleichförmigen Beaufschlagung des Ventilelementes kommen, sodass dieses verkantet und einem erhöhten Verschleiß unterliegt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil mit Haltemitteln für den Ventilschieber auszustatten, die einen verschleißarmen und sicheren Betrieb des Ventils gewährleisten.
Zur Lösung dieser Aufgabe weisen die Haltemittel zumindest folgende Merkmale auf:

– einen den Ventilschieber quer durchsetzenden Aufnahmekanal, der mit zwei einander entgegengesetzten Kanalmündungen zum Außenumfang des Ventilschiebers ausmündet,
– zwei im Bereich der beiden Kanalmündungen in dem Aufnahmekanal angeordnete, in Längsrichtung des Aufnahmekanals im Wesentlichen unabhängig voneinander relativ zum Ventilschieber bewegliche Rastglieder,
– eine in dem Aufnahmekanal zwischen den beiden Rastgliedern angeordnete und die beiden Rastglieder im Sinne eines gegenseitigen Entfernens beaufschlagende Druckfedereinrichtung und
– mindestens eine in Richtung der linearen Verschiebebewegung des Ventilschiebers bezüglich des Ventilgehäuses ortsfeste Rastvertiefungsanordnung, die an einer der zu fixierenden Schaltstellung entsprechenden Position im Bereich des Außenumfanges des Ventilschiebers angeordnet ist und mit der die beiden Rastglieder bei Erreichen der zu fixierenden Schaltstellung in lösbaren Rasteingriff gelangen können.

Durch den Rasteingriff kann eine zuverlässige Fixierung des Ventilschiebers in der betreffenden Schaltstellung gewährleistet werden, selbst wenn das Ventil aufgrund externer Einwirkungen starken Erschütterungen unterliegt. Die gleichzeitige Beaufschlagung der beiden Rastglieder durch eine gemeinsam zugeordnete Druckfedereinrichtung gewährleistet eine gleichmäßige Kraftverteilung mit selbsttätiger Mittenzentrierung der Anordnung, wobei gleichzeitig die Anzahl der Bauteile und der notwendige Einbauraum für die diversen Komponenten auf ein Minimum reduziert sind. Durch die Haltemittel werden kaum Querkräfte auf den Ventilschieber ausgeübt, und wenn auch die Druckfedereinrichtung als Ganzes axial verschieblich in dem Aufnahmekanal angeordnet ist, unterliegt der Ventilschieber praktisch keinerlei Querkräften. Die Rastglieder und die Druckfedereinrichtung sind dann vom Ventilschieber quer zu dessen Längsrichtung kräftemäßig entkoppelt. Die Verwendung einer Druckfedereinrichtung hat überdies den Vorteil einer Selbstnachstellung des Systems, sodass selbst nach langer Betriebsdauer noch eine zuverlässige Rastfunktion zu erwarten ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Soll nur eine Schaltstellung des Ventilschiebers mechanisch fixiert werden, genügt eine einzige Rastvertiefungsanordnung als Kooperationspartner für die Rastglieder. Zur Fixierung mehrerer Schaltstellungen ist lediglich die Anzahl der Rastvertiefungsanordnungen entsprechend zu erhöhen, wobei diese mehreren Rastvertiefungsanordnungen dann abwechselnd mit den beiden Rastgliedern des Ventilschiebers kooperieren. Mehr als eine sich aus zwei Rastgliedern und der dazwischen angeordneten Druckfedereinrichtung zusammensetzende Verrastungseinheit muss am Ventilschieber nicht vorgesehen werden. Dadurch kann der bauliche Aufwand auf ein Minimum begrenzt werden.
Zweckmäßigerweise befinden sich die Haltemittel an einem der beiden axialen Endbereiche des Ventilschiebers. Die Anordnung ist insbesondere so getroffen, dass die Haltemittel axial ne ben und mithin außerhalb der Steuerzone angeordnet sind, in der ein Steuerabschnitt des Ventilgliedes mit ventilgehäusefesten Steuerflächen kooperiert, um die Fluidströme eines Fluides wunschgemäß zu steuern.
Es erscheint besonders zweckmäßig, die Rastvertiefungsanordnung jeweils in Gestalt einer den Ventilschieber koaxial umschließenden Ringnut auszubilden. Dadurch ist auch ohne zwischen dem Ventilschieber und dem Ventilgehäuse wirksame Verdrehsicherungsmittel und unabhängig von der aktuellen Drehposition des Ventilschiebers ein sicherer Rasteingriff gewährleistet. Somit eignen sich die Haltemittel insbesondere auch zur Verwendung im Zusammenhang mit einem Ventil, bei dem der Ventilschieber kreisförmig konturiert ist. Der Ventilschieber wird in diesem Fall von dem Aufnahmekanal bevorzugt diametral durchsetzt.
Mindestens eine Rastvertiefungsanordnung kann unmittelbar am Ventilgehäuse ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise befindet sie sich jedoch an einer in das Ventilgehäuse eingesetzten und dabei den Ventilschieber koaxial umschließenden Führungshülse. Diese Führungshülse kann gleichzeitig Steuerflächen aufweisen, mit denen das Ventilglied zur Steuerung der Fluidströme kooperiert. Die gegenseitigen Kontaktflächen können hierbei als harte Flächen, ohne Elastomer-Dichtungen, also weichdichtungslos, ausgebildet sein, sodass dem Umschaltvorgang des Ventilschiebers eine nur geringe Reibung entgegengesetzt wird. Gleichwohl ist durch die Haltemittel eine sichere Fixierung der gewünschten Schaltstellungen des Ventilschiebers garantiert.
Die Druckfedereinrichtung ist vorzugsweise als Schraubendruckfedereinrichtung ausgebildet, wobei sie sich insbesondere aus einer einzigen Schraubendruckfeder zusammensetzt. Eine vorteilhafte Alternative besteht in einer Realisierung der Druckfedereinrichtung durch ein gummielastisches Druckstück, beispielsweise einen Elastomerkörper. Es können auch mehrere solcher gummielastischen Druckstücke axial hintereinandergeschaltet oder auf sonstige Weise miteinander kombiniert werden. Des Weiteren wäre gleichfalls eine Kombination mindestens eines gummielastischen Druckstückes mit mindestens einer Schraubendruckfeder denkbar. In allen Fällen ist jedoch vorgesehen, dass die Druckfedereinrichtung einenends auf das eine Rastglied und andernends auf das andere Rastglied einwirkt, wobei sie in Längsrichtung des Aufnahmekanals zweckmäßigerweise keinerlei Abstützung gegenüber dem Ventilschieber erfährt, sodass quasi ein quer zur Längsrichtung des Ventilschiebers bezüglich des Ventilschiebers schwimmendes System vorliegt.
Die Rastglieder sind vorzugsweise kugelförmig ausgebildet. Anderweitige Formgebungen wären jedoch ebenfalls denkbar. Es sind Ausgestaltungen möglich, die einen nur punktuellen Kontakt oder aber einen linienförmigen Kontakt hervorrufen. Zweckmäßig ist es, wenn die Rastglieder an der bezüglich der Längsachse des Ventilschiebers nach radial außen weisenden Außenseite abgerundet sind, da dies den Entrastungsvorgang begünstigt.
Bei einer besonders einfachen und kostengünstigen Bauform ist der Aufnahmekanal von einer Querbohrung des Ventilschiebers gebildet. Bei einer hierzu alternativen Ausführungsform ist der Aufnahmekanal von einer gesonderten Aufnahmehülse gebildet, die in eine den Ventilschieber durchsetzende Querbohrung eingesetzt ist. Letzteres hat den Vorteil, dass für die Gleitflächen der Rastglieder innerhalb des Ventilschiebers eine vom Material des Ventilschiebers unabhängige Materialwahl möglich ist, insbesondere zu Gunsten einer höheren Verschleißfestigkeit.
Die gesonderte Aufnahmehülse bietet auch die Möglichkeit einer Zusammenfassung mit den beiden Rastgliedern und der Druckfedereinrichtung zu einer Baueinheit, was vor allem bei der Herstellung des Ventils Vorteile hat, weil die Baueinheit gesondert bereitgestellt werden kann und dann nur noch von Fall zu Fall in den Ventilschieber einzusetzen ist.
Obgleich sich die erfindungsgemäßen Maßnahmen auch bei direkt elektrisch betätigbaren Ventilen realisieren lassen, erweisen sie sich als besonders vorteilhaft in Verbindung mit vorgesteuerten Ventilen, insbesondere in Verbindung mit sogenannten Impulsventilen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 einen partiellen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils gemäß Schnittlinie I-I aus 2,
2 das Ventil aus 1 in einer Stirnansicht mit Blickrichtung gemäß Pfeil II,
3 den in 1 strichpunktiert markierten Ausschnitt III in einer vergrößerten Einzeldarstellung,
4 den in 3 gezeigten vergrößerten Ausschnitt bei geänderter Schaltstellung des Ventilschiebers,
5 eine vergrößerte Einzeldarstellung einer modifizierten Bauform der Haltemittel, bei denen anstelle einer Schraubendruckfeder ein gummielastisches Druckstück als Druckfedereinrichtung vorgesehen ist, und
6 eine weitere modifizierte Bauform des Ventils in einer mit 3 vergleichbaren Ausschnittdarstellung, wobei der Aufnahmekanal im Unterschied zu den übrigen Bauteilen nicht direkt im Ventilschieber ausgebildet ist, sondern von einer in eine Querbohrung des Ventilschiebers eingesetzten Aufnahmehülse definiert wird.
Das in 1 in seiner Gesamtheit abgebildete Ventil 1 ist als sogenanntes Impulsventil konzipiert und enthält eine Hauptventileinheit 2 mit zugeordneter, elektrisch betätigbarer Vorsteuerventileinrichtung 3. Die Hauptventileinheit 2 wird mittels durch die Vorsteuerventileinrichtung 3 gesteuerter Fluidkräfte betätigt. Vorsteuerventileinrichtung 3 und Hauptventileinheit 2 sind bevorzugt zu einer einheitlich handhabbaren Baugruppe zusammengefasst.
Das Ventil 1 besitzt ein längliches Ventilgehäuse 4, in dem ein sich in der Längsrichtung erstreckender Hohlraum 5 ausge bildet ist. In diesem Hohlraum 5 ist axial unbeweglich eine Führungshülse 6 platziert. Die Führungshülse 6 ist koaxial von einem Ventilschieber 7 durchsetzt.
Wie auch aus 2 ersichtlich ist, ist der Ventilschieber 7 vorzugsweise kolbenartig gestaltet und hierbei kreisförmig konturiert. Er kann unter Ausführung einer im Folgenden als Schaltbewegung 8 bezeichneten linearen Verschiebebewegung zwischen zwei Schaltstellungen umgeschaltet werden, wobei die 1 und 3 die erste Schaltstellung und die 4 die zweite Schaltstellung zeigen. Die in der Zeichnung durch einen Doppelpfeil verdeutlichte Schaltbewegung 8 verläuft in Achsrichtung der Längsachse 12 des Ventilschiebers 7.
Der Ventilschieber 7 ragt stirnseitig beidseits über die Führungshülse 6 hinaus und endet jeweils mit einem in einem Endabschnitt des Hohlraumes 5 unter Abdichtung verschiebbar aufgenommenen Betätigungskolben 13. Letzterer kann auch ein bezüglich des Ventilschiebers 7 separates Bauteil sein.
Das Umschalten des Ventilschiebers 7 wird jeweils durch eine kurzzeitige Fluidbeaufschlagung der axial vom Ventilschieber 7 abgewandten Betätigungsfläche 14 des einen oder anderen Betätigungskolbens 13 hervorgerufen. Die gewünschte Endstellung ist dadurch vorgegeben, dass der bei der Bewegung voreilende Betätigungskolben 13 auf eine gehäusefeste Anschlagfläche 15 auftrifft, die zweckmäßigerweise von der jeweils zugeordneten stirnseitigen Abschlusswand des Hohlraumes 5 gebildet ist.
Die Vorsteuerventileinrichtung 3 enthält beim Ausführungsbeispiel zwei Vorsteuerventile 3a, 3b, die im Bereich der beiden einander entgegengesetzten Stirnseiten der Hauptventileinheit 2 installiert sind. Sie könnten allerdings auch gemeinsam auf nur einer Seite der Hauptventileinheit 2 installiert sein, wobei sie auch zu einer Baueinheit zusammengefasst sein könnten.
Jedes Vorsteuerventil 3a, 3b ist in den Verlauf eines Vorsteuerkanals 16a, 16b eingeschaltet, der von einer Vorsteuerdruckquelle Ps gespeist werden kann und in eine Beaufschlagungskammer 17a, 17b mündet, die ein jeweiliger Betätigungskolben 13 mit seiner Betätigungsfläche 14 begrenzt. Durch gesteuerte elektrische Aktivierung eines jeweiligen Vorsteuerventils 3a, 3b können die beiden Beaufschlagungskammern 17a, 17b wechselseitig gegensinnig mit einem Steuerdruckmedium beaufschlagt oder druckmäßig entlastet werden, um die den Ventilschieber 7 umschaltende Fluidkraft zu generieren.
Bei den Vorsteuerventilen 3a, 3b handelt es sich insbesondere um Magnetventile, wobei aber auch andere Ventilarten eingesetzt werden können, beispielsweise Piezo-Ventile.
Für den Anschluss an eine Vorsteuerdruckquelle Ps ist an dem Ventilgehäuse 4 eine mit den Vorsteuerkanälen 16a, 16b verbundene erste Anschlusseinrichtung 18 angeordnet. Dort lässt sich eine das Steuerdruckmedium zuführende Fluidleitung lösbar anschließen.
In dem Ventilgehäuse 4 verlaufen mehrere Ventilkanäle 23, die jeweils einenends, an axial beabstandeten Stellen, in den von der Führungshülse 6 umgrenzten Innenraum einmünden, der im Folgenden als Schieberaufnahme 24 bezeichnet sei. Andernends führen die Ventilkanäle 23 zur Außenfläche des Ventilgehäuses 4, wo ihnen jeweils eine weitere Anschlusseinrichtung 25 zum Anschluss einer wegführenden Fluidleitung zugeordnet ist.
Die den Ventilkanalmündungen in der Schieberaufnahme 24 axial benachbarten Innenflächenabschnitte der Führungshülse 6 bilden gehäusefeste Steuerflächen 26, die mit der Umfangsfläche eines in axialer Richtung abgestuften Steuerabschnittes 22 des Ventilschiebers 7 zusammenwirken können, um die Ventilkanäle 23 je nach Stellung des Ventilschiebers 7 in unterschiedlichem Muster miteinander zu verbinden beziehungsweise voneinander abzutrennen. Der Ventilschieber 7 liegt mit der Außenfläche des Steuerabschnittes 22 gleitverschieblich an der Innenfläche der Schieberaufnahme 24 und mithin an den dortigen Steuerflächen 26 an.
Der Steuerabschnitt 22 kann mit den Steuerflächen 26 dichtend zusammenwirken. Dabei sind die aneinander anliegenden Flächen vorzugsweise als weichdichtungslose, harte Flächen ausgebildet, verfügen also nicht über weiche, nachgiebige Dichtungsmittel wie elastomere Dichtungsringe. Dies garantiert eine leichtgängige Verschiebebewegung des Ventilschiebers 7 mit nur minimaler Reibung. Folglich kann der Ventilschieber 7 mit relativ geringen Stellkräften umgeschaltet werden.
Unter den Ventilkanälen 23 befinden sich ein mit einer Druckquelle P verbindbarer Speisekanal 23a, zwei diesen auf axial entgegengesetzten Seiten flankierend in die Schieberaufnahme 24 einmündende, jeweils mit einem Verbraucher verbindbare Arbeitskanäle 23b, 23c sowie zwei die Reihe von Kanalmündungen innerhalb der Schieberaufnahme 24 diesseits und jenseits abschließende Entlastungskanäle 23d, 23e, die mit der Atmosphäre oder einer anderen Drucksenke verbindbar sind.
Das Ventil 1 ist als Zweistellungsventil betreibbar, wobei in den beiden Schaltstellungen jeweils der eine Arbeitskanal mit dem Speisekanal und gleichzeitig der andere Arbeitskanal mit einem Entlastungskanal verbunden ist.
Bei einer nicht weiter gezeigten Ausführungsform ist die Schieberaufnahme 24 unmittelbar vom Ventilgehäuse 4 gebildet und auf eine zusätzliche Führungshülse 6 ist verzichtet. Die Steuerflächen 26 sind in diesem Fall direkt am Ventilgehäuse 4 ausgebildet oder können auch von separaten Dichtungselementen gebildet sein, die in diesem Fall auch aus Elastomermaterial bestehen können.
Anstatt an den äußeren Kanalmündungen der Ventilkanäle 23 die weiteren Anschlusseinrichtungen 25 vorzusehen, wäre auch eine Verbindung mit in einer Anschlussplatte verlaufenden Kanälen denkbar, an die das Ventilgehäuse 4 ansetzbar ist.
Der besondere Charakter des Ventils 1 äußert sich darin, dass der Ventilschieber 7 nur zum Zwecke des Umschaltens zwischen seinen beiden Schaltstellungen mit einer Stellkraft beaufschlagt werden muss. Ist eine Schaltstellung erreicht, verharrt der Ventilschieber in der entsprechenden Position auch dann, wenn die ihn in diese Position gebrachte Stellkraft entfernt wurde. Der Ventilschieber 7 bleibt also auch ohne ständige Energiezufuhr in der jeweils gewählten Schaltstellung, bis er einen neuerlichen Umschaltimpuls erhält.
Damit diese Arretierung auch bei starker mechanischer Beanspruchung des Ventils 1 beibehalten wird, beispielsweise bei Erschütterungen, ist das Ventil 1 mit in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 27 bezeichneten Haltemitteln ausgestattet, die den Ventilschieber 7 in jeder Schaltstellung lösbar gehäusefest fixieren. Die dabei erzeugte Haltekraft ist allerdings geringer als die Stellkraft, die das Steuerdruckmedium bei entsprechender Ansteuerung eines Vorsteuerventils 3a, 3b in Richtung der jeweils anderen Schaltstellung auf den Ventilschieber 7 ausüben kann. Damit ist die gewünschte Umschaltfunktion trotz der geschilderten Haltefunktion gewährleistet.
Die Haltemittel 27 enthalten einen den Ventilschieber 7 quer durchsetzenden Aufnahmekanal 28, der mit einander entgegengesetzten Kanalmündungen 32a, 32b zum peripheren Außenumfang des Ventilschiebers 7 ausmündet. In Verbindung mit einem kreisförmig konturierten Ventilschieber 7 besitzt der Aufnahmekanal 28 einen diametralen Verlauf, was aus 2 gut ersichtlich ist.
Bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 5 ist der Aufnahmekanal 28 unmittelbar von einer den Ventilschieber 7 rechtwinkelig zur Längsachse 12 durchsetzenden Querbohrung 33 gebildet. Im Gegensatz dazu wird der Aufnahmekanal 28 bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel vom Durchgangskanal einer Aufnahmehülse 34 definiert, die in eine den Ventilschieber 7 quer durchsetzende Querbohrung 33 passend eingesetzt ist. Der Begriff "Bohrung" ist hierbei nicht im strengen Sinne als durch Bohren gefertigt zu verstehen, vielmehr kann die Querbohrung auch durch andere Maßnahmen, beispielsweise im Rahmen einer Gießformgebung, hergestellt sein.
Sowohl für die Querbohrung 33 als auch für den Aufnahmekanal 28 gilt, dass zweckmäßigerweise ein kreisförmiger Querschnitt vorliegt.
Die Aufnahmehülse 34 ist zweckmäßigerweise in Richtung der Längsachse 35 des Aufnahmekanals 28 ortsfest bezüglich des Ventilschiebers 7 fixiert. Zu diesem Zweck kann die Aufnahmehülse 34 in die Querbohrung 33 beispielsweise eingepresst und/oder eingeklebt sein.
In dem Aufnahmekanal 28 ist im Bereich jeder Kanalmündung 32a, 32b je ein Rastglied 36a, 36b angeordnet, und zwar in einer Weise, dass es in Richtung der Längsachse 35 des Aufnahmekanals 28 relativ zur umfangsseitigen Wandung 37 des Aufnahmekanals 28 und mithin relativ zum Ventilschieber 7 beweglich ist. Dabei ist eine voneinander unabhängige Beweglichkeit gegeben, es liegt also mit anderen Worten keine direkte Bewegungskopplung vor. Eine gewisse gegenseitige Beeinflus sung resultiert lediglich aus einer im Aufnahmekanal 28 axial zwischen den beiden Rastgliedern 36a, 36b angeordneten Druckfedereinrichtung 38, die gleichzeitig beide Rastglieder 36a, 36b im Sinne eines gegenseitigen Entfernens, also bezüglich der Längsachse 12 nach außen gerichtet, beaufschlagt. Mit anderen Worten sind beide Rastglieder 36a, 36b durch die eine, ihnen gemeinsam zugeordnete Druckfedereinrichtung 38 bezüglich der Längsachse 12 in Richtung nach radial außen in eine aus der Zeichnungen in durchgezogenen Linien hervorgehende Rastposition vorgespannt.
Die Rastposition jedes Rastgliedes 36a, 36b ist dadurch gekennzeichnet, dass das Rastglied 36a, 36b durch die zugeordnete Kanalmündung 32a, 32b hindurch ein Stück weit radial über die Außenumfangsfläche 42 des Ventilschiebers 7 vorsteht. Allerdings ist eine Gegenkraft F_G, die radial nach innen in Richtung der Längsachse 12 auf die Rastglieder 36a, 36b einwirkt, bei ausreichender Höhe in der Lage, beide Rastglieder 36a, 36b gleichzeitig so weit ins Innere des Aufnahmekanals 28 zurückzuschieben, dass jedes Rastglied 36a, 36b außen bündig mit der Außenumfangsfläche 42 abschließt. Die entsprechende Position der Rastglieder 36a, 36b, im Folgenden als Freigabeposition bezeichnet, ist in 4 strichpunktiert angedeutet.
Zu den Haltemitteln 27 gehören beim Ausführungsbeispiel ferner zwei in Richtung der Längsachse 12 zueinander beabstandete Rastvertiefungsanordnungen 43, 44, die um den Ventilschieber herum platziert sind, wobei sie jeweils in Richtung der Schaltbewegung 8 ortsfest bezüglich des Ventilgehäuses 4 angeordnet sind. Der in Richtung der Schaltbewegung 8 gemessene axiale Abstand der beiden Rastvertiefungsanordnungen 43, 44 entspricht dem entsprechend gemessenen Abstand zwischen den beiden möglichen Schaltstellungen des Ventilschiebers 7. Die eine, erste Rastvertiefungsanordnung 43 befindet sich in einer der zu fixierenden ersten Schaltstellung entsprechenden ersten Position, die zweite Rastvertiefungsanordnung 44 in einer der zu fixierenden zweiten Schaltstellung entsprechenden zweiten Position.
Wenn die Rastglieder 36a, 36b durch entsprechende Verlagerung des Ventilschiebers 7 auf gleicher axialer Höhe mit der ersten oder zweiten vorgenannten Position liegen, stehen sie in Rasteingriff mit der jeweils zugeordneten Rastvertiefungsanordnung 43 beziehungsweise 44. Hierbei nehmen sie ihre Rastposition ein.
Wird auf den Ventilschieber 7 in Richtung der jeweils anderen Schaltstellung eine ausreichend große Stellkraft ausgeübt, ergibt sich durch das Zusammenwirken zwischen den Begren zungsflächen der momentan aktiven Rastvertiefungsanordnung 43 oder 44 mit den Rastgliedern 36a, 36b eine Gegenkraft F_G, durch die die Rastglieder 36a, 36b in die Freigabeposition zurück gedrückt werden, in der sie verbleiben, bis sie im Bereich der anderen Rastvertiefungsanordnung zu liegen kommen. während des Überganges zwischen den beiden Rastvertiefungsanordnungen 43, 44 gleiten die Rastglieder 36a, 36b an einer ringförmigen Übergangsfläche 45 ab, die von dem axial zwischen den beiden Rastvertiefungsanordnungen 43, 44 liegenden Längenabschnitt der Wandung der Schieberaufnahme 24 gebildet ist. Der von der Übergangsfläche 45 umgrenzte Querschnitt entspricht zweckmäßigerweise dem Querschnitt des Ventilschiebers 7 im Bereich des Aufnahmekanals 28.
Soll durch die Haltemittel 27 lediglich eine einzige Schaltstellung fixiert werden, kann auf eine der beiden Rastvertiefungsanordnungen 43, 44 verzichtet werden. Gleichfalls ist es möglich, mehr als zwei Rastvertiefungsanordnungen in axialer Aufeinanderfolge vorzusehen, wenn der Ventilschieber 7 in mehr als zwei Schaltstellungen fixiert werden soll.
In allen Fällen ist es von Vorteil, wenn nur ein einziges Paar von Rastgliedern 36a, 36b vorhanden ist, das abwechselnd mit der vorhandenen Mehrzahl von Rastvertiefungsanordnungen 43, 44 kooperiert. Dies bietet unter anderem die beim Ausfüh rungsbeispiel realisierte Möglichkeit, die Haltemittel 27 auf einen der beiden axialen Endbereiche des Ventilschiebers 7 zu konzentrieren.
Beim Ausführungsbeispiel ist ferner vorteilhaft, dass die Haltemittel 27 ungeachtet der jeweils eingenommenen Schaltstellung und auch während der Schaltbewegung stets axial außerhalb der vom Zusammenwirken zwischen dem Steuerabschnitt 22 und den Steuerflächen 26 definierten Steuerzone des Ventils 1 platziert sind.
Die Rastvertiefungsanordnungen 43, 44 sind zweckmäßigerweise jeweils von einer zum Ventilschieber 7 koaxialen, nach radial innen hin offenen Ringnut gebildet. Dadurch ist ein Rasteingriff unabhängig von der momentanen Drehposition des Ventilschiebers 7 gewährleistet. Es bedarf also keiner Verdrehsicherungsmaßnahmen zwischen dem Ventilschieber 7 und dem Ventilgehäuse 4.
Ist allerdings gewährleistet, dass der Ventilschieber 7 seine rotative Position bezüglich des Ventilgehäuses 4 stets beibehält, können die Rastvertiefungsanordnungen auch jeweils in Gestalt zweier sich diametral gegenüberliegender, lokal angeordneter Rastvertiefungen ausgebildet sein, die dann nur punktuell vorhanden sind. Die Variante mit Ringnut wird allerdings vorzuziehen sein.
Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass nicht nur die beiden Rastglieder 36a, 36b, sondern auch die Druckfedereinrichtung 38, Letztere in ihrer Gesamtheit, in Richtung der Längsachse des Aufnahmekanals 28 relativ zum Ventilschieber 7 beweglich sind. Die Druckfedereinrichtung 38 stützt sich also lediglich an den beiden Rastgliedern 36a, 36b ab und nicht auch am Ventilschieber 7 oder der gegebenenfalls vorhandenen Aufnahmehülse 34. Dies hat zur Folge, dass die über das Ventilgehäuse 4 oder die Führungshülse 6 auf die Rastglieder 36a, 36b eingeleiteten Kräfte lediglich zwischen den Rastgliedern 36a, 36b verteilt und nicht auch in den Ventilschieber 7 eingeleitet werden. Auf diese Weise bleibt der Ventilschieber 7 im Wesentlichen querkraftfrei, was einen geringeren Verschleiß und eine höhere Lebensdauer zur Folge hat. Gleichzeitig ergibt sich eine selbsttätige Mittenzentrierung des Rastsystems.
Indem eine einzige Druckfedereinrichtung 38 gleichzeitig auf beide Rastglieder 36a, 36b einwirkt, kann auf jedem Rastglied gesondert zugeordnete Druckfedereinrichtungen verzichtet werden, sodass unter anderem auch weniger Einbauraum innerhalb des Ventilschiebers 7 benötigt wird.
Um einen optimalen Übergang zwischen der Rastposition und der Freigabeposition der Rastglieder 36a, 36b zu gewährleisten, sind die Rastglieder 36a, 36b zweckmäßigerweise kugelförmig ausgebildet. Verfügen sie über keine Kugelform, empfiehlt sich gleichwohl eine abgerundete und bevorzugt ballige Außenkontur in dem bezüglich der Längsachse 12 nach radial außen orientierten Außenbereich.
Die Druckfedereinrichtung 38 kann, wie dies gemäß 1 bis 4 und 6 der Fall ist, aus einer einfachen Schraubendruckfeder bestehen. Alternativ können auch mehrere Schraubendruckfedern hintereinander- oder parallelgeschaltet sein. Die Schraubendruckfeder kann beispielsweise aus Metall oder aus Kunststoffmaterial bestehen.
Bei einer aus 5 ersichtlichen alternativen Bauform besteht die Druckfedereinrichtung 38 aus einem gummielastischen Druckstück, beispielsweise in Gestalt eines Elastomerkörpers. Auch hier können mehrere solcher gummielastischen Druckstücke miteinander kombiniert sein. Durch Aussparungen innerhalb des Materials des Druckstückes, die in der Zeichnung nicht weiter ersichtlich sind, kann dem Druckstück die notwendige axiale Kompressibilität verliehen werden, ohne durch die Wandung 37 behindert zu werden. Das Druckstück kann beispielsweise aus Vollmaterial bestehen oder zumindest partiell als Hohlkörper ausgeführt sein.
Es wäre auch möglich, mindestens eine Schraubendruckfeder mit mindestens einem gummielastischen Druckstück zu kombinieren.
Gemäß 1 bis 5 kann der Aufnahmekanal 28 im Bereich der Kanalmündungen 32a, 32b einen einen kompletten Durchtritt der Rastglieder 36a, 36b gestattenden Querschnitt aufweisen. Bei der Installation des Ventilschiebers 7 in der Schieberaufnahme 24 hat man hierbei die beiden Rastglieder 36a, 36b unter Komprimierung der Druckfedereinrichtung 38 festzuhalten, bis der Ventilschieber 7 in die Schieberaufnahme 24 eingeschoben ist.
Es besteht jedoch auch die in 6 exemplarisch illustrierte Möglichkeit, im Bereich der Kanalmündungen 32a, 32b je mindestens einen nach radial innen in den Aufnahmekanal 28 vorspringenden Rückhalteabschnitt 46 auszubilden, beispielsweise in Gestalt eines zum Aufnahmekanal 28 konzentrischen Ringvorsprunges. Der von dem Rückhalteabschnitt 46 umgrenzte Querschnitt ist etwas geringer als der maximale Querschnitt des zugeordneten Rastgliedes 36a, 36b, sodass dieses am Herausfallen aus dem Aufnahmekanal 28 gehindert ist.
Die Rückhalteabschnitte 46 lassen sich besonders einfach an einer Aufnahmehülse 34 ausbilden, wie dies beim Ausführungsbeispiel der 6 der Fall ist. Hier besteht dann sogar die vorteilhafte Möglichkeit, die Aufnahmehülse 34 vor dem Einbau in die Querbohrung 33 mit der Druckfedereinrichtung 38 und den beiden Rastgliedern 36a, 36b zu bestücken und durch anschließendes Ausbilden oder Anordnen der Rückhalteabschnitte 46 einen festen Zusammenhalt der genannten Komponenten herbeizuführen, sodass sich eine Baueinheit ergibt, die einheitlich in der Querbohrung 33 installierbar ist.
Die Verwendung einer Aufnahmehülse 34 hat im Übrigen auch den Vorteil, dass ein anderer Werkstoff als für den Ventilschieber 7 gewählt werden kann, insbesondere ein verschleißfesterer Werkstoff. Bei ihrer Verlagerung zwischen der Rastposition und der Freigabeposition gleiten die Rastglieder 36a, 36b innen an der den Aufnahmekanal 28 definierenden umfangsseitigen Wandung 37 entlang, sodass die Kontaktbereiche einer relativ hohen Belastung ausgesetzt sind, der durch die Verwendung verschleißfester Materialien entgegengewirkt werden kann.
Die Rastglieder 36a, 36b bestehen zweckmäßigerweise aus einem gehärteten Metall. Entsprechendes gilt für die Aufnahmehülse 34.
Die Aufnahmehülse 34 kann spanabhebend oder spanlos gefertigt sein.
Der Aufnahmekanal 28 bildet nicht nur eine Verschiebeführung für die beiden Rastglieder 36a, 36b, sondern stützt zweckmäßigerweise auch die Druckfedereinrichtung 38 seitlich ab, sodass selbige nicht unkontrolliert ausknicken kann.

Claims

Ventil, mit einem linear verschiebbar in einem Ventilgehäuse (4) angeordneten Ventilschieber (7) und mit Haltemitteln (27) zur lösbaren gehäusefesten Fixierung des Ventilschiebers (7) in wenigstens einer durch das lineare Verschieben erreichten Schaltstellung, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel (27) zumindest Folgendes auweisen: – einen den Ventilschieber(7) quer durchsetzenden Aufnahmekanal (28), der mit zwei einander entgegengesetzten Kanalmündungen (32a, 32b) zum Außenumfang des Ventilschiebers (7) ausmündet, – zwei im Bereich der beiden Kanalmündungen (32a, 32b) in dem Aufnahmekanal (28) angeordnete, in Längsrichtung des Aufnahmekanals (28) im Wesentlichen unabhängig voneinander relativ zum Ventilschieber (7) bewegliche Rastglieder (36a, 36b), – eine in dem Aufnahmekanal (28) zwischen den beiden Rastgliedern (36a, 36b) angeordnete und die beiden Rastglieder (36a, 36b) im Sinne eines gegenseitigen Entfernens beaufschlagende Druckfedereinrichtung (38) und – mindestens eine in Richtung der linearen Verschiebebewegung des Ventilschiebers (7) bezüglich des Ventilgehäuses (4) ortsfeste Rastvertiefungsanordnung (43, 44), die an einer der zu fixierenden Schaltstellung entsprechenden Position im Bereich des Außenumfanges des Ventilschiebers (7) angeordnet ist und mit der die beiden Rastglieder (36a, 36b) bei Erreichen der zu fixierenden Schaltstellung in lösbaren Rasteingriff gelangen können.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel (27) mindestens zwei in Richtung der linearen Verschiebebewegung zueinander beabstandete gehäusefeste Rastvertiefungsanordnungen (43, 44) enthalten, mit denen die Rastglieder (36a, 36b) zur Fixierung unterschiedlicher Schaltstellungen des Ventilschiebers (7) alternativ in Rasteingriff gelangen können.
Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel (27) einem der beiden axialen Endbereiche des Ventilschiebers (7) zugeordnet sind.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (7) einen zur Steuerung von Fluidströmen in einer Steuerzone mit gehäusefesten Steuerflächen (26) kooperierenden Steuerabschnitt (22) aufweist.
Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gehäusefesten Steuerflächen (26) und die mit diesen dichtend kooperierenden Gegenflächen des Steuerabschnittes (22) als weichdichtungslose, harte Flächen ausgebildet sind.
Ventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel (27) axial außerhalb der Steuerzone angeordnet sind.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rastvertiefungsanordnung (43, 44) von einer zum Ventilschieber (7) koaxialen Ringnut gebildet ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rastvertiefungsanordnung (43, 44) in einer den Ventilschieber (7) koaxial umschließenden, in das Ventilgehäuse (4) eingesetzten Führungshülse (6) ausgebildet ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfedereinrichtung (38) mindestens eine Schraubendruckfeder aufweist und zweckmäßigerweise aus einer einzigen Schraubendruckfeder besteht.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfedereinrichtung (38) mindestens ein gummielastisches Druckstück aufweist und zweckmäßigerweise aus einem einzigen gummielastischen Druckstück besteht.
Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das gummielastische Druckstück aus Gummi oder einem Elastomermaterial besteht.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfedereinrichtung (38) in ihrer Gesamtheit in der Längsrichtung des Aufnahmekanals (28) beweglich in dem Aufnahmekanal (28) angeordnet ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastglieder (36a, 36b) kugelförmig ausgebildet sind.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmekanal (28) unmittelbar von einer Querbohrung (33) des Ventilschiebers (7) gebildet ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmekanal (28) von einer in eine den Ventilschieber (7) durchsetzenden Querbohrung (33) eingesetzten Aufnahmehülse (34) gebildet ist.
Ventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmehülse (34) mit den darin angeordneten Komponenten (36a, 36b, 38) zu einer Baueinheit zusammengefasst ist.
Ventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmehülse (34) an ihren Endbereichen jeweils einen nach radial innen vorspringenden Rückhalteabschnitt (46) aufweist, der das zugeordnete Rastglied (36a, 36b) in der Aufnahmehülse (34) zurückhält, gleichzeitig aber einen Durchgriff des Rastgliedes (36a, 36b) zum Zusammenwirken mit der mindestens einen Rastvertiefungsanordnung (43, 44) erlaubt.
Ventil nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmehülse (34) in den Aufnahmekanal (28) eingepresst ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmehülse (34) aus einem gehärteten Material besteht.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (7) kreisförmig konturiert und von dem Aufnahmekanal (28) diametral durchsetzt ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein vorgesteuertes Ventil handelt, mit einer den Ventilschieber (7) umfassenden Hauptventileinheit (2) und einer elektrisch betätigbaren Vorsteuerventileinrichtung (3) zur Steuerung einer die lineare Verschiebebewegung des Ventilschiebers (7) hervorrufenden Fluidbeaufschlagung des Ventilschiebers (7).