DE2235515C3 - Druckmittelbetatigtes Dreiwegeventil zum Umsteuern hydraulischer Medien - Google Patents

Description

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Hydraulische Betätigungsvorrichtungen elektrischer Schalter, insbesondere elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter, weisen einen aus Kolben und Zylinder besiehenden Antrieb auf. der in Abhängigkeit von Ein- und Ausschaltkommandos die beweglichen Schaltstücke des Schalters öffnet oder schließt. Zur Steuerung dieses hydraulischen Antriebs können Dreiwegeventile als Umsteuerventile Verwendung finden.

Ein derartiges Ventil ist aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 70 13 745 bekannt. Hierbei sind die Betätigungskolben mit Ventildichtflächen verschen, die scheibenringförmige Dichtungen tragen, die ihrerseits bei Betätigung gegen ringförmige Vorsprünge der zugehörigen Ventilsitze gedrückt werden.

Eine besonders vorteilhafte Steuerung eines hydraulisehen Schalterantriebs ergibt sich, wenn der Ventilausgangsraum, der zwischen beiden Absperrstellen l^:egt. mit dem Antriebszylinder verbunden ist ui,d über die als Ein- und Auslaßventil ausgebildeten Ventilverschlußteile wahlweise mit Druck beaufschlagt oder drucklos gemacht wird. Eine derartige Steuerung kommt insbesondere dann in Betracht, wenn der Antricbskolben für den Schalterantrieb als Differentialkolben ausgebildet ist und auf seiner kleinflächigen Seite dauernd mit dem Druck des Druckmittels belastet und auf seiner großflächigen Seite wahlweise mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist.

Damit läßt sich über das druckmittelbetätigte Dreiwegeventil der vorausgesetzten Art eine einfache Umsteuerung des hydraulischen Schalterantriebes erreichen.

Wegen der hohen Drücke, die sich beim Umsteuern eines Anfiebes elektrischer Leistungsschalter ergeben, kommen Ventilverschlußteile mit Scheibendichtungen nicht in Betracht. Man sieht bevorzugt Kegeldichtungen 6ο vor. Die Fertigung eines derartigen Dreiwegeventils ist schwierig, weil die über die Ventilstange miteinander gekoppelten Ventilverschlußteile (Kegelventilverschlußteile) genau in den zugehörigen Ventilsitz passen müssen. Ein geringfügiger Mittenversatz des Ventilsitzes führt zu unerwünschten, die eindeutige Steuerung des Schalterantriebes beeinträchtigenden Undichtigkeiten zwischen den Ventilverschlußteilen und den

Ventilsitzen.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, ein Dreiwegeventil der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die als Kegelventilverschlußteile ausgebildeten Ventilverschlußteile selbst bei einem größeren Mittenversatz der Ventilsitze dicht schließen, ohne daß der Fertigungsaufwand erhöht wird.

Nach der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß die Ventilstange nur mit einem der beiden Betätigungskolben fest verbunden ist und eine Längsausnehmung des zweiten Betätigungskolbens mit radialem Spiel durchsetzt und darin taumelnd geführt ist.

Durch Anwendung der Erfindung werden Fertigungsungenauigkeiten bei der Ausbildung der Ventilsitze weitgehend ausgeglichen. Dadurch, daß die Ventilstange eine Längsausnehmung des einen Kolbens mit radialem Spiel durchsetzt und darin taumelnd gelagert ist, kann der eine Betätigungskolben sich im Rahmen des ohnehin erforderlichen Spiels zwischen der Kolbenfläche und der Zylinderbohrung im zugehörigen Ventilsitz selbst zentrieren, während der mit der Ventilstange verbundene Betätigungskolben und dessen Ventilverschlußteil durch das radiale Spiel der Ventilstange sich ebenfalls in einer etwas verseizten Ventilsitzbohrung selbsttätig zentrieren kann.

Aus der FR-PS 12 Il 20b ist /war eine druckmittclbetätigte Einrichtung zum Umsteuern hydraulischer Medien bekannt, die zwei mit Ventilsitzen zusammenwirkende Ventilverschlußteile und eine Ventilstange aufweist, die den zwischen den beiden Absperrstellen liegenden Veniilraum und mit radialem Spiel eine Längsausnehmung eines Kolbens durchsetzt. Hierbei findet jedoch eine Umsteuerung nach Art eines Dreiwegeventils, bei dem ein Eingang nur jeweils mit einem von zwei Ausgängen verbunden wird, nicht statt. Das bekannte VcMiI hat einen mit einer Druckmittel fördernden Pumpe verbundenen Eingang und einen zu einem Speicher führenden gesteuerten Ausgang, dessen Ventilverschlußteil von einer federbelasteten Kugel nach Art eines Rückschlagventils ausgebildet ist. Das von der Förderpumpe unter Druck gesetzte Druckmittel strömt in den zum Speicher führenden Ausgang, sobald der Druck die Rückstellkraft des Rückschlagventils überwindet. Der Speicher wird sodann geladen.

Oberhalb des vorgegebenen Druckwertes der Druckflüssigkeit wird ein weiterer Ausgang des bekannten Ventils freigegeben, wobei die diesen weiteren Ausgang steuernde Kraft einerseits von einem vom Druck am Ausgang belasteten Kolben und andererseits von einem vom Förderdruck der Pumpe belasteten Kolben bereitgestellt wird. Der weitere gesteuerte Ausgang wirkt damit als Überdrucksicherung. Das bekannte Ventil hat daher, abgesehen davon, daß es sich nicht um ein Dreiwegeventil handelt, auch ein anderes Steuerprinzip.

Um in Weiterbildung des Erfindungsgedankens die Taumelbewegung der Ventilstange zu begünstigen, ist vorteilhaft die Ventilstange am Differcntialkolben außerdem mit axialem Spiel gelagert.

An Hand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläutert.

In der Figur ist ein Dreiwegeventil in einem Schnitt schematisch dargestellt, dessen Zylinder I als Einschubteil in eine vorbereitete, nicht weiter dargestellte Bohrung eines Steuergehäuses dicht eingeführt wird und mit seinem Flanschrand 2 mit eingesetzten Zapfen 3 in diesem Steuergehäuse festlegbar ist.

Das dargestellte Dreiwegeventil ist insbesondere für den Einsatz als Umsteuerventil für hydraulische Betätigungsvorrichtungen elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter bestimmt.

Im Zylinder 1 ist ein Antriebskolben 4 beweglich geführt, der als Differentialkolben ausgebildet ist. Mit dem Antriebskolben 4 ist eine Stange 5 gekoppelt- die auf ihrer einen Seite ein Ventilverschlußteil 6 trägt. Ein /ur 'Jmsteuerung des Dreiwegeventils erforderliches /weites Ventilverschlußteil wird von der Fläche 7 des Differentialkolbens 4 gebildet. Die Ventilstange 5 durchsetzt eine als Ventilausgangsraum vorgesehene Bohrung 8. die über eine Öffnung 9 beispielsweise mit einem Schalterantrieb verbunden ist. Die Bohrung 8 ist durch Ventilsitze 10 und 11 zu beiden Stirnseiten begrenzt.

Im dargestellten Ausführungs^eispiel bildet das Ventilverschlußteil 6 das Einlaßventil und die Flüche 7 des Diiferentialkolbcns 5 das Auslaßventil unter der Voraussetzung, daß die Stirnseite 12 des Ventilverschlußteils 6 über Bohrungen 13 dauernd mit dem Druck des Druckmittels belastbar ist. Bei einer Druckbeaufschlagung des Differeniialkolbcns 4 in Pfeilrichtung 14 gelangt der Differentialkolbcn 4 in eine Lage, in der die Flache 7 gegen den Ventilsitz 10 gepreßt wird und das Ventilverschlußteil 6 vom Ventilsitz Il abhebt und die durch die Öffnungen 13 gelieferte Druckflüssigkeit dem Yentilausgangsraum 8 und damit der Öffnung 9 zugeführt wird.

Bei einem geringfügigen Mittenversaiz der Ventilsitze 10 und Il in bezug auf die Ventilkörper 6 und 7 ergeben sich durch die taumelnde Lagerung der Ventilstange 5 im Differentialkolhen 4 keine Undichtigkeiten.

Für die taumelnde Lagerung ist die Ventüstange 5 mn einem Ansatzstück 15 versehen, das eine Längsausnehmung 16 des Differentialkolbens 4 mit radialem Spiel durchsetzt. Die Lange des Ansatzstückes ist so bemessen, daß das an seinem freien Ende 17 angeordnete Befestigungsorgan 18 ein axiales Spiel zu ischen der Ventilslange 5 und dem Differentialkolben 4 ermöglicht. Durch diese Lagerung mit axialem Spie! ist eine weitere Taumelbewegung der Vemilstangc möglich, ohne daß die aneinanderliegenden Flächen zwischen der Veniilsiange 5 und dem Differentialkolben 4 ballig ausgebildet u erden müssen.

Zur Umsteuerung des Drciu egeveniils wird der Differentialkolben vom Druckmittel entlastet und damit entgegen der Pfeilrichtung 14 bewegt. Der Ventilausgangsraum 8 wird dadurch vom Ventilverschlußteil 6 verschlossen und der Ventilsitz 10 freigegeben. Damit stehen die Auslaßbohrungen 19 des Dreiwegeventiles mit dessen Ausgang 8,9 in Verbindung.

Die Ventilstange 5 hat einen Bund 20. der iiegen die Stirnfläche 21 des Kolbens 4 bei Druckbeaulschlagung in Pfeilrichtung 14 dichtend angedrückt wird. Dadurch werden Leckverluste durch die Langsausnehmung 16 vermieden. Der Bund 20 dient hauptsächlich .ils Mitnehmer für die Ventilstange 5.

Durch Anwendung der Erfindung ist es möglich, ein Dreiwegeventil mit einfachen Methoden zu fertigen, wobei an die Genauigkeit der Ventilsitzzentrierung keine erhöhten Anforderungen gestellt werden 'missen, weil durch die taumelnde Lagerung der Ventilstange eine Selbstzentrierung der Ventilkörper erfolgt und damit die Ventilsitze in ausreichendem Malle abdichtet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Druckmittelbetätigtes Dreiwegeventil zum Umsteuern hydraulischer Medien mit zwei Betätigungskolben unterschiedlichen Durchmessers, zwei voneinander abgewandten Ventilsitzen, mit denen wechselseitig zwei Ventildichtflächen zusammenwirken, die von den den Ventilsitzen zugewandten Seiten der Betätigungskolben gebildet werden und mit einer Ventilstange, die den zwischen den beiden Absperrstellen liegenden Ventilraum durchsetzt und durch die die beiden Betätigungskolben miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilstange (5) nur mit einem (6) der beiden Betätigungskolben fest verbunden ist und eine Längsausnehmung (16) des zweiten Betätigungskolbens (4) mit radialem Spiel durchsetzt und darin taumelnd geführt ist.

2. Dreiwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilstangc (5) am zweiten Betätigungskolben (4) mit axialem Spiel gelagert ist.