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Gegenstand: Wegeventil Die Erfindung bezieht sich auf ein Wegeventil
mit Anschlüssen für mehrere Arbeitsleitungen, eine Druckleitung und eine Ablauf
leitung, welches einen zwischen zwei sich gegenüberliegenden Gleitflächen gleitbar
-angeordneten Flachschieber besitzt, wobei in mindestens einer der Gleitflächen
mit den Anschlüssen verbundene Kanäle münden, die mit Hilfe eines Kanals innerhalb
des Flachschiebers mit mindestens einem anderen Kanal in der gegenüberliegenden
und/oder der gleichen Gleitfläche verbindbar sind.
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Derartige Wegeventile mit Flachschiebern sind insbesondere in der
Servotechnik in verschiedenen Ausführungen bekannt. Sie besitzen im allgemeinen
zwei Arbeitsleitungen und sind ausgehend von ihrer Mittelstellung in zwei verschiedene
Schaltstellung bewegbar, so daß sich die Funktion eines 4/3-Wegeventils ergibt.
Ein solches Ventil besitzt vier Anschlüsse und drei Schaltstellungen. Hbn kann die
Zahl der Anschlüsse beliebig erhöhen, jedoch ist es nicht möglich, bei magnetbetätigten
Wegeventilen dieser Bauart mehr als drei Schaltstellungen zu erzielen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Anwendungsbereich von Flachschiebern
weiter auszudehnen und insbesondere ohne Erhöhung der Anzahl der Magnete, also mit
zwei Magneten, vier Schaltstellungen zu erreichen.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß der
Flachschieber in mehr als einer Koordinatenrichtung verstellbar ist. Im einfachsten
Fall kann die Verstellung in zwei Koordinatenrichtungen erfolgen, die einen rechten
Winkel bilden.
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Der Flachschieber ist so ausgebildet, daß die Betatigungsorgane über
Gleitführungen auf ihn wirken. Zur Rückstellung können Federn dienen, deren Kraftrichung
der Betätigungsrichtung jeweils entgegengesetzt gleich ist, wobei die Kraft ebenfalls
über eine Gleitführung angreift. In einer speziellen Ausführungsform weist der Flachschieber
einen Kanal auf, der unabhängig von der Schaltstellung immer mit einem weiteren
Kanal in einer oder beiden Gleitflächen verbunden ist. Wenn dieser Kanal über den
Kanal im Flachschieber mit einem dritten Kanal verbunden ist, sollen alle anderen
Kanäle untereinander verbunden sein. Beispielsweise kann der Kanal im Flachschieber
immer mit jenem der Druckleitung zugeordneten Kanal verbunden sein und diesen wechselseitig
mit einem der übrigen Kanäle ve.rbunden, wobei alle anderen dann untereinander und
insbesondere mit jenem dem Ablauf zugeordneten Kanal verbunden sind, Mit anderen
Worten ausgedrückt bedeutet dies eine Schaltung, in welcher jeweils eine Arbeitsleitung
mit der Druckleitung verbunden ist, während allen anderen Arbeitsleitungen mit der
Ablauf leitung in Verbindung stehen. Derartige Schaltungen eignen sich beispielsweise
für hydraulisch betätigte Kupplungen in Getrieben oder mit hilfe von entsperrbaren
Rückschlagventilen zum gegenseitigen Verb locken zweier doppelt wirkender Zylinder.
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Wenn einer oder beide Zyl-inder in Differentialschaltung gefahren
werden sollen, ist in einer oder zwei Schaltstellungen jener der Druckleitung zugeordnete
Kanal mit zwei Kanälen für zwei Arbeitsleitungen zu verbinden. Der Flachschieber
kann grundsätzlich so ausgebildet sein, daß immer eine-positive Uberdeckung erzielt
wird. Daneben ist natürlich auch eine negative Uberdeckung möglich. Da mindestens
zwei Bewegungsrichtungen vorhanden sind, können auch je nach Schaltung Mischformen
auftreten. Um Fehlschaltungen oder ein Verkanten zu vermeiden, sollte das Eckenmaß
des Flachschiebers größer sein als die Seitenlänge der Kammer, in welcher er gleitet.
Der Flachschieber besitzt zweckmäßigerweise einen quadratischen Querschnitt und
ist in einer ebenfalls mit einer in wesentlichen quadratischen Querschnitt versehenen
Kammer angeordnet.
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Der Druckkanal liegt dann auf der Mitte der Kammer, während ein oder
mehrere Ablaufkänale in den Ecken der Kammer angebracht sind. Die Kanäle für die
Arbeitsleitungen liegen zweckmäßigerweise entweder auf der Diagonalen oder den Seitenhalbierenden
der Kammer mit einem gewissen Randabstand. Selbstverständlich kann auch noch einer
der Arbeitskanäle mit dem Ablauf verbunden werden, wodurch sich die Möglichkeit
eines drucklosen Umlaufes ergibt. Es verbleiben aber dann nur noch drei unabhängig
voneinander wirkende Arbeitskanäle. Die Betätigung des Flachschiebers erfolgt zwar
vorzugsweise magnetisch,
jedoch ist auch jede andere in der hydraulik
oder Pneumatik bekannte Betätigung verwendbar.
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Anhand von in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen
wird die Erfindung näher erläutert.
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Figur 1 zeigt einen Querschnitt. - durch ein Wegeventil parallel zu
den Gleitflächen entsprechend der Schnittlinie A-A von Figur 2.
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Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch das gleiche Ventil senkrecht
zu den 6leitflächen entsprechend der Schnittlinie B-D von Figur 1.
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Figur 3 zeigt das Schaltschema des Ventils.
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Figur 4 stellt ausschnittsweise ein Wegeventil mit einem anderen Schaltschema
dar.
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Figur 5 zeigt dieses Schaltschema.
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Figur 6 zeigt einen Ausschnitt aus einem Wegeventil mit einem anderen
Flachschieber.
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Ein Wegeventil besitzt Anschlüsse 1, 2, 3 und 4 für Arbeitsleitungen,
welche zu mit ebenfalls 1, 2, 3 und 4 bezeichneten Verbrauchtnin Form einfach wirkender
Zylinder führen. Weiterhin sind Anschlüsse P für eine Druckleitung und T für eine
Ablaufleitung vorgesehen. Alle Anschlüsse und zugeordnete Kanäle befinden sich in
einer Stirnplatte 5,
welche mit einer Gleitfläche 6 versehen ist.
Eine Distanzscheibe 7 trennt die Stirnplatte 5 von einer weiteren Stirnplatte 8,
welche eine der Gleitfläche 6 zugewandte Gleitfläche 9 besitzt. Die Distarlzscheibe
7 besitzt einen im wesentlichen quaderformigen Durchbruch lo mit quadratischem Querschnitt,
so daß eine stirnseitig von den Stirnplatten 5 und 8 begrenzte Kammer 11 entsteht.
In der Kammer 11 ist gleitbar ein Flachschieber 12 angeordnet, dessen Iiöhe geringfügig
kleiner ist als die ilöhe der Distanzscheibe 7. Der Flachschieber 12 besitzt inen
quadratischen Querschnitt sowie einen ihn durchdringenden Kanal 13 von ebenfalls
im wesentlichen quadratischem Querschnitt.
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Zur Betätigung dienen Betätigungsorgane a und b, von denen nur die
Stößel 14 und 15 näher dargestellt sind. Die Stößel 14 und 15 wirken parallel zu
den Gleitflächen 6 und 9 und sind senkrecht und mittig zur Kammer 11 und gegeneinander
um 90 versetzt angebracht. Den Stößeln 14 und 15 liegen von Rückstellfedern 16 und
17 belastete Stößel 18 und 19 diametral gegenüber. Der Kanal P mündet in der Mitte
der Kammer 11, während die Kanäle 1, 2, 3 und 4 auf den Diagonalen liegen und einen
Randabstand haben, welcher der randbreite S des Flachschiebers 12 entspricht. Der
Kanal T mündet am Rand der Kammer 11 und wird von einer dem Rand der Kammer 11 folgenden
Nut 20 angeschnitten. Der Kanal 13 ist so bemessen, daß er unabhängig von der Stellung
des Flachschiebers 12 immer mit dem Kanal P verbunden ist.
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Die Funktion des Wegeventils wird durch das in Figur 3 dargestellte
Schaltschema erläutert. In den beiden linken Spalten sind die Schaltzustände der
Betätigungsorgane a und b dargestellt,wobei 1 eine Betätigung und 0 keine Betätigung
bedeuten.
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Die mit 1, 2, 3 und 4 bezeichneten Spalten geben an, ob die Kanäle
und entsprechend die Verbraticher 1 bis 4 mit der Druckleitung verbunden sind oder
nicht.
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Eine Verbindung mit der Druck leitung ist mit + gekennzeichnet, eine
Verbindung mit der Ablauf leitung dagegen mit -.
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In seiner Ausgangsstellung ohne jede BetätLqung befindet sich der
Flachschieber 12 in der unteren, linken Ecke (auf die Figur 1 bezoqen) der Kanuner
11, wohin er durch die Stößel 18 und 19 gedrückt wird.
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Wenn nunmehr das Betätigungsorgan b, welches ein Elektromagnet, ein
Nocken, ein Zylinder oder dergleichen sein könnte, den Stößel 15 betätigt, gleitet
der Flachschieber 12 in die rechte obere Ecke. Die ursprünglich vorhandene Verbindung
P-l wird getrennt und die Verbindung P-3 hergestellt. Die Führung des Flachschiebers
12 erfolgt dabei durch die linke Wand der Kammer 11 und den Stößel 18. In ähnlicher
Weise wird der Flachschieber 12 bei Betätigung des Stößels 14 durch das Betätigungsorgan
agegen den Stößel 18 indie rechte, untere Ecke gedrückt, wobei die Verbindung P-2
hergestellt wird. Wenn dagegen beide Stößel 14 und 15 betätigt werden, gleitet der
Flachschieber 12 in die rechte obere Decke und stellt die Verbindung P-4 her. ELn
Verkanten des Flachschiebers 12 tritt nicht auf, weit die Betätigungskräfte und
die Rückstellkräfte entgegengesetzt
gleiche Wirkrichtungen haben
und deshalb keine Momente wirken. Hydraulisch ist der Flachschieber 12 auch voll
ausgeglichen, so daß allenfalls geringe Reibkräfte an den Führungen entstehen können.
Es ist zu bemerken, daß immer nur ein Verbraucher mit der Druckleitung verbunden
ist, während die übrigen sowohl untereinander als auch mit der Ablaufleitung verbunden
sind. Damit der Kanal T unabhängig von der Stellung des Flachschiebers immer mit
der rammer 11 verbunden bleibt, ist eine Nut 20 vorgesehen, welche nie ganz vom
Flachschieber 12 verschlossen werden kann. Es ist aber auch möglich, zwei Kanäle
für den Ablauf vorzusehen, die sich dann diametral gegenüberliegen können.
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In Figur 4 sind im Gegensatz zu Figur 1 die Kanäle anders angeordnet.
Während die Kanäle P, T, 1' und 3' an gleicher Stelle liegen, münden die Kanäle
2' und 4' nicht mehr auf der Diagonalen sondern auf der Seitenhalbierenden der Kammer
11. Dadurch ergibt sich ein Schaltschema nach Figur 5, welches man beispielsweise
für sogenannte Differentialschaltungen von Zylindern benutzen kann. In der gezeichneten
Stellung sind die Kanäle 3' und 4' mit dem Kanal P verbunden und außerdem über Leitungen
21 und 22 mit einem Zylinder 23, so daß dessen Kolbenraum 24 und Ringraum 25 gleichzeitig
mit Druck beaufschlagt werden. Da als resultierende wirksame Fläche die Kolbenstangenfläche
übrig bleibt, fährt der Kolben 26 aus. Bei naahtolgender Betätigung des Flachschiebers
12 mit ililfe des Stößels a wird die Verbindung ?-4' hergestellt, während
gleichzeitig
der Kanal 3' mit dem Kanal T verbunden wird. Da nun nur noch der Ringraum 25 beaufschlagt
wird, fährt der Kolben 26 ein. In analoger Weise läßt sich der Zylinder 27 steuern.
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Wenn die Ringfläche gleich der Kolbentangenfläche ist, erfolgen Ein-
und Ausfahren gleich schnell.
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Wichtig ist, daß sich bei dieser Schaltung immer nur ein Kolben bewegen
kann. Eine hermetische Absperrung des Zylinders kann z.B. durch entsperrbare Rückschlagventile
erfolgen.
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In Figur 6 ist ein kreisförmiger Flachschieber 28 mit einem ebenfalls
kreisförmigen Kanal 29, dargestellt, welcher von Stößeln 14' und 15' gegen die Kraft
von Stößeln 18' und 19' be>tlgt wird.
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Die Stößel led', 15', 18' und 19' sind mit Köpfen versehen, welche
so bemessen sind, daß immer ein zentrischer, parallel zur Stößerichtung verlaufender
Kraftangriff auf den Flachschieber 28 erfolgt. Die Lage der Kanäle 1, 2, 3, 4 und
P ist ähnlich wie in Figur 1 dargestellt. Abweichend davon sind zwei Kanäle T1 und
T2 in zwei Ecken angeordnet.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführüngsbeispiele beschränkt.
Obwohl in den Abbildungen immer positive Uberdeckungen gewählt wurden, können auch
sehr einfach negative Überdeckungen verwirklicht werden.
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Desgleichen kann natürlich auch die Form des Flachschiebers variiert
werden. Durch entsprechendes Anordnen der einzelnen Kanäle können noch andere SchaltscheFata
verwirklicht werden. Auch die Anzahl der Schaltstellungen kann erweitert werden.
Bei vier unabhängig von einander schaltbaren Betätigungsorganon und Vierfach-Federzentrierung
lassen sich zum Beispiel 9 Schaltstellungen erzielen.