DE2307648C2 - Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher angegebenen Gattung.

Es ist bereits ein derartiges Ventil aus der DE-AS 21 10 596 bekannt, das für große Leistungsübersetzung bei kürzester Schaltzeit geeignet ist. Das Ventil weist einen beweglichen Ventilkörper auf, dem zwei Flachsitze zugeordnet sind und der auf einem kugelförmigen Fortsatz eines Druckausgleichskolbens gelagert ist und gegenüber dem Zulaufdruck und dem Verbraucherdruck weitgehend duckausgeglichen ist Eine den Ventilkörper relativ eng umschließende Hülse mit Bohrungen hat keine ideale Abströmung des Mediums zur Folge; die Hülse verhindert, daß der resultierende Abströmwhkel nahe bei 90° liegt. Somit ist das Schaltverhalten des Ventils immer noch in unerwünschter Weise beeinflußt.

Ferner ist aus der US-PS 30 16 917 ein Ventil bekannt, bei dem der Ventilkörper in einer mehrteiligen Buchse angeordnet ist und mit Kegelsitzen zusammenarbeitet. Der Ventilkörper ist gegenüber dem Zulaufdruck nicht entlastet und zudem bilden in zwei radialen Ebenen liegende Bohrungen in der Buchse die Verbindung zum Verbraucheranschluß. Das Ventil eignet sich daher schlecht zum schnellen Umschalten bei relativ großen Durchflußmengen und ergibt bei aufwendiger Bauweise ein druckabhängig beeinflußtes Schaltzeitverhalten.

Weiterhin ist aus der DE-OS 15 00 089 ein Ventil in Flachsitzbauweise bekannt, bei dem sich ein Distanzring einer mehrteiligen Buchse in den Ebenen der Flachsitze abstützt. Hier führen Kolbenabschnitte des Schiebers vor dem Abdichten durch die Flachsitze zu gedrosselten Verbindungen, bei denen die Druckmittelströmung im wesentlichen axial verläuft. Ferner ist der Schieber nicht im Distanzring, sondern über an seinen Enden angeordnete Dichtringe gleitend geführt. Dieses Ventil eignet sich infolge seiner Bauart nicht als schnellschaltendes Ventil und nicht für hohe Drücke, so daß das Problem der druckabhängigen Schaltzeitbeeinflussung hier gar nicht auftreten kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der genannten Nachteile ein Ventil zu schaffen, das neben einer großen Leistungsübersetzung kurze Schaltzeiten erreicht und bei einfacher Bauweise vom Zulaufdruck weitgehendst unabhängige Schaltzeiten ermöglicht.

Ausgehend von der im Anspruch 1 angegebenen Gattung wird dies gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 näher angegebenen, kennzeichnenden Merkmale erreicht.

Auf diese Weise lassen sich bei relatw einfacher Bauweise des Ventils Strömungs- und Druckverhältnisse schaffen, die störende Rückwirkungen auf die Schaltzeiten verhindern. So verringert die Herstellung der Ventilsitze zusammen mit der Abstützfläche für den Distanzring in einer Ebene nicht nur den Herstellungsaufwand, sondern ergibt auch groß ausfallende Durchströmquerschiiitte zwischen den Abstützrippen. Der Abströmwinkel des Druckmittels kann daher nahe bei 90° liegen und Rückwirkungen auf das Schaltverhalten verringern.

Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine» Teil eines Ventils in vergrößertem Maßstab,

Fig.2 ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Schaltzeit vom Druck zeigt, für einen ersten, dem Zulaufkanal zugeordneten Sitz und in

Fig.3 das entsprechende Diagramm für einen zweiten, dem Rücklaufkanal zugeordneten Sitz.

F i g. 1 zeigt im Längsschnitt einen Teii eines Ventils 10, das ein Gehäuse 11 mit einer abgesetzten Gehäusebohrung 12 hat In die Gehäusebohrung 12 führen von einem Zulauf 13 ein Zulaufkanal 14 und von letzterem abzweigend ein Ausgleichskanal 15. Ferner verlaufen ein Verbraucherkanal 16 und ein Rücklaufkanal 17 in die Gehäusebohrung 12. In der Gehäusebohrung 12 sind ein erster und ein zweiter scheibenförmiger Ventilsitzring 18 bzw. 19 angeordnet, dit von einem Distanzring 21 im Abstand voneinander gehalten werden. Am zweiten Ventilsitzring 19 stützt sich auf der dem Distanzring 21 abgewandten Seite eine Buchse 22 ab, die von einem in die Gehäusebohrung 12 ragenden Deckel 23 in ihrer Lage gesichert ist. Der erste Ventilsitzring 18 weist auf seiner dem Distanzring 21 zugewandten Seite einen ersten Flachsitz 24 und eine, ersten Öffnungsquerschnitt 25 auf, der zweite Ventilsitzring 19 in entsprechender Weise einen zweiten Flachsitz 26 und einen zweiten Öffnungsquerschnitt 27. Den Flachsitzen 24, 26 ist ein kolbenartiger Ventilkörper 28 mit einer ersten und zweiten Schließfläche 29 bzw. 3t zugeordnet, der in einer Bohrung 32 des Distanzringes 21 geführt ist. Der Distanzring 21 weist an beiden Stirnseiten jeweils einen Kranz von Rippen 33 auf, über die er sich an den Ventilsitzringen 18, 19 abstützt. Die Rippen 33 sind zweckmäßig so ausgebildet, daß sie in einigem Abstand vom Ventilkörper 28 liegen; ihre Länge beträgt ein Vielfaches des Hubes des Ventilkörpers 28. Auf diese Weise sind ein erster und ein zweiter Raum 34 bzw. 35 zwischen den Ventilringen 18,19, dem Distanzring 21, dem Ventilkörper 28 und dem Gehäuse 11 ausgebildet. Am Umfang des Distanzringes 21 sind Ausnehmungen 36 angeordnet, welche die Räume 34,35 miteinander verbinden und die mit dem Verbraucherkanal 16 verbunden sind.

Auf den Ventilkörper 28 wirkt ein in einem Zulaufraum 37 angeordnetes Betätigungsglied 38 ein, das mit einem Anker eines nicht näher gezeichneten Elektromagneten verbunden ist. Auf die dem Betäti- > <■ gungsglied 38 entgegengesetzte Seite des Ventilkörpers 28 wirkt ein Ausgleichskolben 39, der in einer Bohrung 41 der Buchse 22 dicht und gleitend geführt ist. Der Ausgleichskolben 39 trennt einen Druckraii.Ti 42 von einem Rücklaufraum 43, der über Kanäle 40 in der Buchse 22 mit dem Rücklaufkanal 17 verbunden ist. Ein am Ausgleichskolben 39 ausgebildeter Stößel 44 durchdringt den Rücklaufraum 43 und liegt am Ventilkörper 28 an. Im Druckraum 42 ist eine den Ausgleichskolben 39 belastende Feder 45 angeordnet; W) ferner hat der Druckraum 42 mit dem Ausgleichskanal 15 Verbindung.

In äußerst zweckmäßiger Weise sind nun die Außendurchmesser des Ausgleichskolbens 39 und der zweiten Schließfläche -31 gleich groß gewählt und οϊ gleichen ferner dem Duichmesser des ersten Öffnungsquerschnitts 25; oder sie sind — mit der Absicht beste Druck-Unabhängigkeit der Schaltzeiten zu erreichen — in den Abmessungen nur geringfügig unterschiedlich gestalteL Auf diese Weise ist ein nahezu voHkommender Ausgleich vom Zulaufdruck erreichbar, und zwar in beiden Schaltstellungen des Ventilkörpers 28. Obwohl der Ventilkörper 28 unterschiedlich große Schließflächen 29, 31 aufweist, können die jeweils aus der Differenz von Schließfläche abzüglich zugeordnetem Öffnungsquerschnitt sich ergebenden Dichtflächen an dem ersten und zweiten Flachsitz sehr klein ausgeführt werden, was in Bezug auf Dichtheit und Funktion erwünscht ist Begünstigt wird dies durch die gute Führung des Ventilkörpers 28 in dem Distanzring 21 und durch den Umstand, daß die Außendurchmesser am Ventilkörper 28 und die Innendurchmesser der Ventilsitzringe 18,19 gut zu bearbeiten sind. Außerdem ist der Ventilkörper 28 so geführt, daß ein geringfügiges Verkanten des Ventilkör ,jers gegenüber den Flachsitzen 24,26 möglich ist, um eine besonders gute Anlage zu erreichen. Die große Ausdehnung der Räume 34, 35 in der Ebene der Flachsitze 24, 26 ermöglicht eine Umlenkung der Strömung um nahezu 90° und weiter einen ungestörten radialen Abfluß, so daß dynamische Kräfte auf den Ventilkörper 28 weitestgehend ausgeschaltet sind. Besonders wichtig ist ferner, daß sich diese Ausbildung der Ventilsitze mit fertigungstechnisch vertretbarem Aufwand verwirklichen läßt. Bei der weitgehenden Druckentlastung des 3/2-Ventils ist es von Bedeutung, daß der Ausgleichskanal 15 kürzer ist als der Zulaufkanal 14, damit am Zulauf 13 ankommende Druckstöße nicht zu einem unerwünschten kurzzeitigen öffnen führen können.

Die F i g. 2 zeigt anhand einiger Kennlinien, daß der Einfluß des Druckes auf die erreichten Schaltzeiten sehr gering ist. Die Kennlinien 50, 51, 52, 53 gelten für die Verhältnisse am ersten Flachsitz 24 und für den Fall, daß im Zulaufkanal 14 anstehendes Druckmittel in den drucklosen Verbraucherkanal 16 strömt. Die Kennlinie 50 zeigt den Beginn und die Kennlinie 51 das Ende der Bewegung des Ventilkörpers 28 an, wenn die Feder 45 den am zweiten Flachsitz 26 anliegenden Ventilkörper 28 in Richtung auf den ersten Flachsitz 26 hin drückt. Die Kennlinie 52 zeigt den Beginn und die Kennlinie 53 das Ende der Bewegung des Ventilkörpers 28 an, wenn das elektromagnetisch angetriebene Betätigungsglied 38 den Ventilkörper 28 vom ersten Flachsitz 24 wegdrückt.

Fi g. 3 zeigt entsprechende Kennlinien 54, 55, 56, 57 für die Verhältnisse am zweiten Flachsitz 26 und für den Fall, daß der im Verbraucherkanal 16 herrschende Zulaufdruck zum Rücklaufkanal 17 entlastet wird. Die Kennlinie 54 zeigt den Beginn und die Kennlinie 55 das Ende der Bewegung des Ventilkörpers 28, wenn die Feder 45 den Jim zweiten Flachsitz 26 anliegenden Ventilkörper 28 vom Sitz wegdrückt. Die Kennlinie 56 zeigt den Beginn und die Kennlinie 57 das Ende der Bewegung, wenn das Betätigungsglied 38 den Ventilkörper 28 in Richtung auf den zweiten Flachsitz 26 zu drückt.

Alle Kennlinien 50 bis 57 lassen erkennen, daß die Schaltzeit störende Einflüsse beim Durchströmen des 3/2-Ventils 10 durch die vorgeschlagene Bauart weitgehendst ausgeschaltet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Ventil mit in einer Ausnehmung eines Gehäuses angeordneten Ventilsitzringen, die durch einen mit zu einem Verbraucheranschluß führenden radialen s Durchbrüchen versehenen Distanzring im Abstand voneinander gehalten sind und denen ein zwei ebene Schließflächen aufweisender Ventilkörper zugeordnet ist, der in zwei Schaltstellungen den Verbraucherkanal wahlweise mit einem Zulaufkanal oder einem Rücklaufkanal wahlweise mit einem Zulaufkanal oder einem Rücklaufkanal verbindet und bei dem die Ventilsitzringe je einen Flachsitz aufweisen, der mit den Abstützkanten des Distanzringes jeweils in einer Ebene liegt, wobei auf den Ventilkörper mindestens ein Betätigungsglied sowie zum Ausgleich des Zulaufdrucks ein Ausgleichkolben einwirken, dessen Durchmesser mindestens nahezu so groß ist wie der Durchmesser des zwischen dem Zulauf- und dem Verbraucherkanal gelegenen ersten Öffnungsquerschnitts, und wobei die radialen Durchbrüche im Distanzring im Abstand vom Ventilkörper liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzring (21) eine Bohrung (32) aufweist, in welcher der Ventilkörper (28) gleitend geführt ist, und daß sich der Distanzring über Rippen (33) an den Ventilsitzringen (18, 19) abstützt, wodurch im Bereich der Flachsitze (24, 26) sich nach außen bis an das Gehäuse (11) erstreckende Räume (34, 35) ausgebildet sind, die über Ausnehmungen (36) im Distanzring (21) miteinander und mit dem Verbraucherkanal (16) Verbindung haben, und daß die der Verbindung zwischen dem Verbraucherkanal (16) und dem Rücklaufkanal (17) zugeordnete Schließfläche (31) mindestens nahezu so groß ist wie der Durchmesser des Ausgleichskolbens (39).

2. Ventil nach Anspruch 1, dpdurch gekennzeichnet, daß die die Räume (34, 35) verbindenden Ausnehmungen (26) am Außenumfang des Distanzringes (21) angeordnet sind.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung der zwischen den Ventilsitzringen (18, 19) und dem Distanzring (21) ausgebildeten Räume (34,35) in Bewegungsrichtung des Ventilkörpers (28) ein Vielfaches des Hubes des Ventilkörpers beträgt.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Verbindung zwischen Zulaufkanal (14) und Verbraucherkanal (16) zugeordnete erste Schließfläche (29) am Ventilkörper (28) einen geringfügig größeren Durchmesser aufweist als die der Verbindung zwischen dem Verbraucherkanal (16) und dem Rücklaufkanal (17) zugeordnete zweite Schließfläehe (31).

5: Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Zulaufkanals (14) größer ist als die des Ausgleichskanals (15).

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzring (21) als Sinterteil ausgebildet ist.

7. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke einer guten Anlage der Schließflächen (29, 31) an den Flachsiizen (24, 26) b5 der Ventilkörper (28) in dem Distanzring (21) mit einem Spiel geführt ist, dessen Größe ungefähr ein Hunderstel seines Außendurchmessers (32) beträgt.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (33) zur Verringerung des Durchflußwiderstandes eine nach innen spitz zulaufende Form aufweisen.