DE2544849A1 - Mehr-wege-drehventil fuer ein druckmedium - Google Patents

Mehr-wege-drehventil fuer ein druckmedium

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DE2544849A1 DE19752544849 DE2544849A DE2544849A1 DE 2544849 A1 DE2544849 A1 DE 2544849A1 DE 19752544849 DE19752544849 DE 19752544849 DE 2544849 A DE2544849 A DE 2544849A DE 2544849 A1 DE2544849 A1 DE 2544849A1
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    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
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Description

IVAN JAROSLAV CYPHELLY, Dipl. Ing.
Forchstrasse 968, 8128 Hinteregg (Schweiz)
Mehr-Wege-Drehvsntil für ein Druckmedium
Das Hauptpatent betrifft ein Mehr-Wsgs-Drehventil für ein unter einem Speisedruck stehendes Druckmedium, mit einem Verteilerblock und einer drshbeweglich zu diesem angeordneten Vertsilerscheibe, zwischen welchen mehrere in einer Ebene liegende Spalte angeordnet sind, wobei Mittel zur { hydrostatischen Selbsteinstellung des Drosselspaltes vorgesehen sind. Nach dem Patentanspruch des Hauptpatentes steht der in der Spaltebene liegende, die übrigen Spalte umschliessende ringförmige Drosselspalt mit einem an die der Spaltebene abgewandte Seite der Verteilerscheibe angrenzenden Zwischendruckraum in Verbindung, der seinerseits über eine feste Drossel mit einem unter einem gegenüber dem Speisedruck -niedrigeren Druck stehenden Druckmedium verbindbar ist.
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Die Möglichkeit einfacher Herstellung feinster Spalte ist dem Umstand zuzuschreiben, dass nur eine Spaltebene verwendet wird, also keine dimensionellen Fertigungsprobleme auftauchen. Solche Ventile können zweckmässig für Regelungsaufgaben eingesetzt werden, wo eine viskositätsabhängige Spalthöhenregelung die Betätigungskräfteschwankungen weitgehend ausgleichen kann. Ist jedoch die zur Verfügung stehende Kraft bzw. das Drehmoment weitaus grosser als die im ungünstigsten Falle bei höchster Viskosität erforderliche Betätigungskraft des Ventils, so erübrigt sich die viskositätsabhängige Spalteinstellung. Dies ist zum Beispiel im Falle einer Hydramotorsteuerung durch das Mehr-Wege-Drehventil gegeben, da das Antriebsdrehmoment für das Ventil gegenüber dem vom Motor abgegebenen Drehmoment verschwindend klein ist. Eine Beibehaltung der festen Ablaufdrossel wird in diesem Fall zu kostspielig, da die Schmutzanfälligkeit von festen Drosseln immer durch geeignete Massnahmen wie Gitter oder Filter geschützt werden muss.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung des Mehr-Wege-Drehventils nach dem Hauptpatent und . bezweckt, das Ventil mit einer schmutzunempfindlichen und billigen Ablaufdrossel für das Druckmedium zu versehen, ohne auf den Fertigungsvorteil der einzigen Spaltebene zu verzichten.
Gegenstand der Erfindung, ist also ein Mehr-Wege-Drehventil für ein unter einem Speisedruck stehendes Druckmedium-, mit einem Verteilerblock und einer drehbeweglich zu diesem angeordneten Verteilerscheibe, zwischen welchen mehrere in einer Ebene liegende Spalte angeordnet sind, wobei Mittel zur hydrostatischen Selbsteinstellung eines in der Spaltebene liegenden, ringförmigen, die übrigen Spalte umschliessenden Drosselspaltes vorgesehen sind, der mit einem an die der Spaltebene abgewandte Seite der Verteilerscheibe angrenzenden Zwischen-
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druckraum in Verbindung steht.
Erfindungsgemäss ist das Mehr-Wege-Drehventil dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischendruckraum über einen weiteren Drosselspalt mit einem unter einem gegenüber dem Speisedruck niedrigeren Druck stehenden Druckmedium verbindbar ist, derart, dass die beiden über den Zwischendruckraum miteinander hydraulisch in Reihe verbundenen Drosselspalte entgegengesetzt öffnen und schliessen, und dass die zwei in entgegengesetzte Richtung weisende Planflächen aufweisende Verteilerscheibe zweiteilig ausgebildet ist, wobei die eine, die Spaltfläche des einen Drosselspaltes bildende Planfläche auf dem einen Teil und die andere, die Spaltfläche des anderen Drosselspaltes bildende Planfläche auf dem anderen Teil der Verteilerscheibe angeordnet ist, derart, dass die radial gegeneinander versetzten Planflächen sich mindestens angenähert in einer gemeinsamen Ebene befinden. Qadurch wird das Planparallelbearbeiten der Verteilerscheibe und deren Gehäuse unnötig, da die die Drosselspalte bildenden Teile nur je eine Planfläche den Spalten zuwenden.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und dessen Arbeitsweise wird nachstehend anhand von Zeichnungen erläutert, wobei Teile, die funktionell denjenigen des Hauptpatentes entsprechen, gleich bezeichnet sind.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt' durch ein Mehr-Wege-Drehventil, das einen Radialkolbenmotor steuert, nach der Linie I - I in Fig. 2;
Fig. 2 zeigt das Mehr-Wege-Drehventil im Aufriss nach der Linie II - II in Fig. 1.
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25U849 • H.
Das dargestellte Ventil besteht aus zwei Hauptteilen, nämlich einem Verteilerblock 1,· der zugleich als Motornabe ausgebildet ist, mit einem Deckel 1', der hier zugleich als Motarflansch dient, und einer Verteilerscheibe 2 mit zylindrischen Sackbohrungen 3, die alle den gleichen Abstand vom Zentrum der Verteilerscheibe 2 haben. Der Deckel 1' ist mit dem Verteilerblock 1 durch nicht dargestellte Schrauben verschraubt. Der Verteilerblock 1 und die Verteilerscheibe 2 weisen einander zugekehrte Planflächen auf. Im Verteilerblock 1 sind mehrere Nuten und Bohrungen vorgesehen. Eine erste Ringnut weist Nutabschnitte 5 und 6 auf, wobei die Nutabschnitte 6 über radiale Nuten 8 mit einer zweiten, konzentrischen Ringnut 9 von grösserem Durchmesser in Verbindung stehen. Zwischen den Nutabschnitten 5 und 6 sind in Bohrungen Büchsen 11 oder Stopfen 11' eingepresst. Die Nutabschnitte 5 stehen über radiale Nuten 12 mit einer zentralen Bohrung 13 in Verbindung.
Ein durch ein Kugellager 15 in der Bohrung 13 geführter Mitnahmebolzen 16 ist an die dem Verteilerblock 1 zugewandte Planfläche der Verteilerscheibe 2 mittels Schrauben 16' angeflanscht und weist eine in die zentrale Bohrung 13 mündende Querbohrung 17 und eine sich von der Querbohrung 17 zur Planfläche des Verteilerblocks 1 erstreckende Längsbohrung 17' auf. Die Fläche des Flansches 16" des Mitnahmebolzens 16 setzt die Planfläche der Verteilerscheibe 2 radial innerhalb einer Bohrung 18 der Verteilerscheibe 2 fort. Die Verteilerscheibe bildet zusammen mit dem Deckel 1' einen Zwischendruckraum
Ein ringförmiger Vorsprung 21 des Verteilerblocks 1 bildet zusammen mit der gegenüberliegenden Planfläche der VerteilersGheibe 2 einen ersten Drosselspalt 22, der als Verteilerzulaufspalt wirkt. Ein zweiter, als Verteilerablaufspalt wirkender Drosselspalt 33 befindet sich zwischen einem in der
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Bohrung 18 dsr Verteilerscheibe 2 liegenden Vorsprung 34 des Deckels 1' und der Fläche des Flansches 16" des Mitnahmebolzens IB. Der Verteilerablaufspalt 33 stellt eine hydraulische Verbindung zwischen dem Zwischendruckraum 19 und dem Rücklauf des Druckmediums her, und zwar über die Bohrungen 17 und 17', die Bohrung 13 und eine Rücklaufleitung 35 für das in einen nicht dargestellten Vorratsbehälter zurückfliessende Druckmedium. Der Verteilerablaufspalt 33 öffnet bzw. schliesst im Gegentakt zum Verteilerzulaufspalt 22.
Wird durch das Herstellungsverfahren - z.B. Läppen oder Flachschleifen - der Vorsprung 34 in die gleiche Ebene wie der Deckelrand 36 gelegt, so muss das Spiel zwischen Verteilerscheibe 2 und dem Verteilerblock 1 mit dem Deckel 1' - d.h. die Summe von Verteilerzulaufspalt 22 und Verteilerablaufspalt 33 - durch eine zwischen den Verteilerblock 1 und den Deckel I1 eingelegte Distanzfolie 37 eingestellt werden. Statt dessen kann eine Distanzfolie auch zwischen den Flansch des Mitnahmebolzens 16 und die Verteilerscheibe 2 an der Stelle, wo beide mittels der Schrauben 16' miteinander verbunden sind, eingelegt werden.
Die Wirkungsweise der beim vorliegenden Ventil erfolgenden hydrostatischen Spalteinstellung kann wie folgt beschrieben werden:
Aus der über eine Druckmediumzuleitung 38 unter Speisedruck gesetzten zweiten Ringnut 9 tritt, das Medium radial nach aussen und wird zwischen dem ringförmigen Vorsprung 21 und der gegenüberliegenden Fläche der Verteilerscheibe 2, d.h. im bereits erwähnten Verteilerzulaufspalt 22, auf einen Zwischendruck ρ gedrosselt, der demnach in dem zwischen dem Deckel 1' c
und der Verteilerscheibe 2 befindlichen Zwischendruckraum 19 vorliegt, der zudem über den Verteilerablaufspalt 33 mit der
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Rücklaufleitung 35 verbunden ist. Der Zwischendruck ρ im
Zwischendruckraum 19 muss aus Gleichgewichtsgründen denjenigen Wert annehmen, der den Druckbeaufschlagungsflächen im Verteilerspalt entspricht. Anderseits muss der durch den Verteilerzulaufspalt 22 austretende Druckmediumstrom aus Kontinuitätsgründen gleich dem durch die Differenz des Zwischendruckes ρ
und des Druckes in der Rücklaufleitung 35 an dem Verteilerablaufspalt 33 herv/orgerufene Druckmediumstrom sein. Somit wird durch das Zusammenspiel der Zu- und Ablaufspalte und durch die Druckgeometrie im Verteilerspalt 22 die Spalthöhe genau vorgegeben, was der gewünschten Axiallagerung gleichkommt. Bei entsprechender Auslegung der Ventilgeometrie kann erreicht werden, dass der hydrostatische Spaltregelmechanismus direkt aus den verschiedenen Nuten 5 und B und den Buchsen 11 gespeist wird, wodurch die zweite Ringnut 9 überflüssig wird.
Eine mögliche Anwendung dieses Hehr-Wege-Drehventils ist die Steuerung eines mehrhubigen Hydromotors, z.B. eines in Fig. 1 und 2 dargestellten Radnabenmotors. Hierbei wird die Nabe, bestehend aus dem Verteilerblock 1 mit Zylinderbohrungen 39, über den als Flansch ausgebildeten Verteilerdeckel 1' festgehalten. Eine Kurvenbahn 40 rotiert unter der Einwirkung von in den Zylinderbohrungen 39 befindlichen Kolben 41 mit über Lager 42 geführten Lagerflanschen 43"und 44 um die Nabe bzw. den Verteilerblack 1. Die beiden Lagerflansche 43, 44 und die Kurvenbahn 40 werden durch nicht dargestellte Schrauben zusammengehalten. Eine Lippendichtung 45 steht lediglich unter dem Rücklaufdruck.
Durch den Lagerflansch. 44 wird die Verteilerscheibe 2 über den Mitnahmebolzen 16 mit der Drehbewegung der Kurvenbahn 40 synchronisiert. Das Ventil steuert dementsprechend den Zu- und Ablauf der Kolben 41, derart, dass die Kolben beim Ausfahren unter dem Speisedruck und beim Einfahren unter dem Rücklaufdruck
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-V
stehen. Hierzu muss die Zahl der Sackbohrungen 3 in der Verteilerscheibe 2 gleich der Hubzahl und die Zahl der mit den Kolben 41 verbundenen Hülsen 11 gleich der Kolbenzahl sein.
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Claims (5)

  1. Patentansprüche
    IJ Mehr-Wege-Drehventil für ein unter einem Speisedruckstehendes Druckmedium, mit einem Verteilerblock und einer drehbeweglich zu diesem angeordneten Verteilerscheibe, zwischen welchen mehrere in einer Ebene liegende Spalte angeordnet sind, wobei Mittel zur hydrostatischen Selbsteinstellung eines in der Spaltebene liegenden, ringförmigen, die übrigen Spalte umschliessenden Drosselspaltes vorgesehen sind, der mit einem an die der Spaltebene abgewandte Seite der Verteilerscheibe angrenzenden Zwischendruckraum in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischendruckraum C19) über einen weiteren Drosselspalt (33) mit einem unter einem gegenüber dem Speisedruck niedrigeren Druck stehenden Druckmedium verbindbar ist, derart, dass die beiden über den Zwischendruckraum [19) miteinander hydraulisch in Reihe verbundenen Drosselspalte (22, 33) entgegengesetzt öffnen und schliessen, und dass die zwei in entgegengesetzte Richtung weisende Planflächen aufweisende Verteilerscheibe (2, 16") zweiteilig ausgebildet ist, wobei die eine, die Spaltfläche des einen Drosselspaltes (22) bildende Planfläche auf dem einen Tsil (2) und die andere, die Spaltflä.che des anderen Drosselspaltes (33) bildende Planfläche auf dem anderen Teil (16") der Verteilerscheibe angeordnet ist, derart, dass die radial gegeneinander versetzten Planflächen sich mindestens angenähert in einer gemeinsamen Ebene befinden.
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    - S.
  2. 2. Mehr-Wege-Drehventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Vertsilerblock (1) und einem die Verteilerscheibe (2) umgebenden, am Verteilerblock befestigten Verteilerdeckel (I1) eine Distanzfolie (37) zur Erzeugung eines Spiels zwischen der Verteilerscheibe und dem Verteilerblock eingefügt ist.
  3. 3. Mehr-Wege-Drehventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Teilen (2, 16") der Verteilerscheibe eine Distanzfolie zur Erzeugung eines Spiels zwischen der Verteilerscheibe und dem Verteilerblock (1) eingefügt ist.
  4. 4. Mehr-Wege-Drehventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der zweiteiligen Verteilerscheibe durch einen Flansch (16") eines in einer zentralen Bohrung (13) des Verteilerblocks (1) drehbar gelagerten Mitnahmebolzens (16) gebildet wird, wobei der andere Teil (2) der Verteilerscheibe mit diesem Flansch (16") fest verbunden, z.B'. verschraubt ist.
  5. 5. Verwendung des Mehr-Wege-Drehventils nach Anspruch zur Steuerung eines mehrhubigen Hydromotors.
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