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Anlage zur Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung Schaltventil
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schalt ventil für die Überwachung einer Verbindung
einer Druckquelle hohen Druckes mit einem Arbeitszylinder, das einen Ventilsitz
an der Ausmündung einer Bohrung und eine Kugel als Schließkörper hat und bei dem
der Kugel-Schließkörper von einer Schraubenfeder unter Zwischenlage eines einerseits
an der Feder andererseits an der Kugel anliegenden Federteller-Elements gegen seinen
Ventilsitz gedrückt wird.
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Ein derartiges Schaltventil ist bekannt (US-PS 3 712 177).
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Solche Schaltventile wurden u.a. bei 3-Wegeventilen für Fremdkraftbremsanlagen
und für hydraulische Bremsverstärker verwendet. Das die Verbindung zwischen der
Druckquelle und dem Arbeitszylinder überwachende Einlaßventil steuert das unter
hohem Druck stehende Druckmittel von der Druckquelle in einen Druckwechsel- oder
Servoraum ein. Aus Sicherheitsgründen darf sich die Druckquelle in der Ruhestellung
des Schaltventils über das Einlaßventil nicht entleeren. Das bedeutet, daß das Einlaßventil
in seiner Schließstellung vollständig dicht sein muß. Deshalb muß die Ventilfeder
des Einlaßventils verhältnismäßig stark sein.
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Wenn aber die Kugel beim Schließen des Ventils nicht genau konzentrisch
auf ihren Sitz trifft, dann werden durch die große Krafteinwirkung der Ventilfeder
der Ventilsitz und auch die Kugel bald zerstört. Das Ventil wird undicht. Bei der
bekannten Bauart drückt die Schrauben-Ventilfeder unmittelbar auf den Kugelhalter.
Dies hat zur Folge, daß die Querkräfte der Schrauben-Ventilfeder den Kugelhalter
bei jedem Offnungsvorgang aus der Mitte an die Wand einer das Ventil aufnehmenden
Bohrung schnappen lassen. Beim Schließen trifft dann die Kugel hart exzentrisch
auf den Ventilsitz, was zu den bereits beschriebenen Zerstörungen führt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden
und ein Schalt ventil der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Kugel beim
Schließvorgang sich unabhängig von der Einwirkung der Ventilfeder immer genau konzentrisch
zu dem Ventilsitz ausrichtet, bevor die Ventilfeder mit voller Kraft auf die Kugel
einwirkt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
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Ein Schaltventil hat ein Ventilgehäuse 1 mit einer abgesetzten Durchgangsbohrung
2. Von der einen Seite ist eine Betätigungsstange 3 in das Ventilgehäuse 1 eingesetzt,
deren Ende II in einer Pfanne 5 eines Kolbenschiebers 6 ruht. Der-Kolbenschieber
6 hat eine Ringfläche, deren Steuerkante 7 mit der Kante 8 einer zu einer Entlastungsstelle
9 führenden Auslaßbohrung 10 ein Auslaß-Schieberventil 7/8 bildet.
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Auf eine Bohrungsschulter 11 der Durchgangsbohrung 2 ist eine Stufenhülse-
12 aufgesetzt, deren zwei unterschiedliche Außendurchmesserbereiche je einen 0-Ring
13 und 14 tragen. Zwischen den beiden 0-Ringen 13 und 14 hat die Stufenhülse 12
eine Ringausnehmung 15-, die ständig mit einer ZulaufbohrunG 16 und einer an diese
angeschlossenen Druckquelle 1T in Verbindung steht. Von der Ringausnehmung 15 führt
eine Diametralbohrung 18 zu einem Koaxialkanal 19, der an einer radialen Ventilsitzfläche
20 ausmündet. Ander Ringkante der- Mündung- des Koaxialkanals 19 in die Ventilsitzfläche
20 ist ein Ventilsitz 21 eines Einlaßventils 21/22 gebildet. Als Schließkörper für
das Einlaßventil 21/22 ist eine-Kugel 22 vorgesehen, die von einem scheibenförmigen
Kugelhalter 23 getragen wird.
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Der Kugelhalter 23 hat eine radiale Gleitfläche 24, die parallel zu
einer Gleitfläche 25 eines Federtellers 26 angeordnet ist. Kugelhalter 23 und -Federteller
26 liegen mit diesen Gleitflächen 24 und 25 aneinander und können an diesen Gleitflächen
relativ zueinander gleiten. Kugelhalter 23 und Federteller 26 bilden zusammen ein
Federteller-Element 23/26.
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Auf den Federteller 26 ist eine verhältnismäßig starke Schraubendruckfeder
27 als Ventilfeder aufgesetzt. Die Ventilfeder 27 stützt sich an einem axial durchbohrten
Einsatz 28 ab, der von einer Hohlschraube 29 in der Durchgangsbohrung 2 festgehalten
wird. Die Hohlschraube 29 hat einen Anschluß 30 für einen Arbeitszylinder 31.Zwischen
dem inneren Ende der Hohlschraube 29 und dem Einsatz 28 ist ein Ringfilter 39 vorgesehen.
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An dem Kugelhalter 23 liegen ventilsitzseitig die Enden dreier in
gleichem Abstand auf einem Teilkreis angeordneten Stößel 32 an, die durch achsparallele
Bohrungen 33 durch die Stufenhülse 12 hindurchgeführt sind und die zwischen der
Stufenhülse 12 und dem Kolbenschieber 6 an einer sie verbindenden Druckplatte 34
enden. Zwischen der Druckplatte 34 und dem Kolbenschieber 6 liegt eine Rückstellfeder
35.
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Die Druckplatte 3)1 und die Druckfeder 35 sind in einem Entlastungsraum
36 angeordnet, der über eine achsparallele Bohrung 37 in der Stufenhülse 12 mit
einem das Federteller-Element 23/26 und die Ventilfeder 27 aufnehmenden Druckwechselraum
38 verbunden ist.
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Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt: In der dargestellten
Ausgangslage ist das Auslaß-Schieberventil 7/8 geöffnet und das Einlaßventil 21/22
geschlossen.
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Wird die Betätigungsstange 3 in das Ventilgehäuse 1 hineinbewegt,
so wird die Rückholfeder 35 zusammengedrückt und das Auslaß-Schieberventil 7/8 geschlossen.
Über die drei Stößel 32 und das Federteller-Element 23/26 wird dann die Krafteinwirkung
der Druckfeder 27 auf das Einlaßventil 21/22 vermindert, bis das Ventil unter dem
hohen Druck von der Druckquelle 17 öffnet. Über den Druckwechselraum 38 gelangt
dann Druckmittel von der Druckquelle 17 zum Arbeitszylinder 31. Wird die Betätigungsstange
3 wieder zurückgenommen, so geschieht am Federteller-Element 23/26 folgendes:
Bei
jeder Schraubenfeder treten aufgrund ihrer außerrnittig liegenden Federenden und
ihrer Schraubenwindungen beim Zusammendrücken und beim Ausdehnen an den Anlageflächen
Querkräfte auf. Die Querkräfte der Druckfeder 27 können nun beim Schließen des Einlaßventils
21/22 bewirken, daß der Federteller 26 nach außen an die Wand der Bohrung der Stufenhülse
12 schnappt. Dieser Radialbewegung folgt aber der Kugelhalter 23 nach, wenn die
Kugel 22 noch nicht in der Nähe ihres Sitzes 21 ist. Sobald sie den Sitz leicht
berührt, richtet sich die Kugel 22 nach ihrem Sitz 21 aus, indem die Gleitfläche
24 des Kugelhalters 23 auf der Gleitfläche 25 des Federtellers 26 gleitet. Wenn
dann die. Kugel 22 unter der vollen Kraft der Feder 27 steht, befindet sie sich
genau konzentrisch zu ihrem Sitz 21. Auf diese Weise wird das Einlaßventil 21/22
vor baldiger Zerstörung bewahrt, und es bleibt für lange Zeit vollständig dicht.
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Wenn die Betätigungsstange 3 zurückgezogen ist, nehmen die beiden
Ventile 21/22 und 7/8 wieder ihre Ausgangsstellung ein.