DE2544849B2 - Mehr-Wege-Drehventil für ein Druckmedium - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrwege-Drehventil für ein unter Speisedruck stehendes Druckmedium, mit einem eine ebene Mündungsfläche aufweisenden Verteiierblock und einer drehbeweglich zu diesem in einem Gehäuse angeordneten, die Mündungen steuernden Verteilerscheibe, welche mit der Mündungsfläche des Verteilerblocks eine Dichtspaltebene bildet und mit Abstand von der der Mündungsfläche abgekehrten Innenfläche des Gehäuses angeordnet ist, wobei der Druck in dem Zwischendruckraum zwischen der Verteilerscheibe und dem Gehäuse sich durch das Zusammenspiel einer Zulaufdrossel und einer Ablaufdrossel ergibt, wobei nach Patent 23 00 306 nur eine Dichtspaltebene vorhanden ist und der äußerste, ringförmige Dichtspalt unmittelbar mit dem Zwischendruckraum verbunden ist und die Zulaufdrossel bildet.

Das Ventil nach dem Hauptpatent 23 00 306 lest die Aufgabe, ein Mehrwege-Drehventil der aus der DT-OS 17 50 933 bekannten Art in Form eines möglichst ίο einfach herstellbaren, kontinuierlich verstellbaren Servoventils (eines sogenannten Proportionalventils) zu schaffen und hat den Vorteil, daß enge Bearbeitungstoleranzen auf der Rückseite der Verteilerscheibe und eine unerwünschte gegenseitige Beeinflussung von in verschiedenen Ebenen liegenden Dichtspalten vermieden sind. Darüber hinaus ermöglicht die dauernd vorhandene einzige Dichtspaltebene ein Schweben der Verteilerscheibe über dem Verteilerblock und damit eine stetig verstellbare Ventilwirkung, aber auch ein Durchspülen der Dichtspaltebene.

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 größer als die im ungünstigsten Falle bei höchster Viskosität erforderliche Betätigungskraft des Ventils, so erübrigt sich die viskositätsabhängige Spalteinstellung. Dies ist z. B. im Falle einer Hydromotorsteuerung durch das Mehrwege-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.

Der Zusatzerfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Ventil nach dem Hauptpatent weiter auszugestalten, nämlich mit einer schmutzunempfindlichen und billigen Ablaufdrossel für das Druckmedium zu versehen, ohne auf den Fertigungsvorteil der einzigen Spaltebene zu verzichten.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ablaufdrossel ebenfalls durch einen Drosselspalt gebildet ist, und daß die zwei in entgegengesetzte Richtungen weisende Planflächen aufweisende Verteilerscheibe zweiteilig ausgebildet ist, wobei die eine, die Spaltfläche der Zulaufdrossel bildende Planfläche auf dem einen Teil und die andere, die Spaltfläche der Ablaufdrossel bildende Planfläche auf dem anderen Teil der Verteilerscheibe angeordnet ist und beide Teile fest miteinander verbunden sind, so daß die beiden Drosselspalte entgegengesetzt öffnen und schließen.

Dadurch wird das Planparallelbearbeiten der Verteilerscheibe und deren Gehäuse unnötig, da die die Drosselspalte bildenden Teile den Spalten nur je eine Planfläche zuwenden.

Im folgenden ist die Erfindung anhand einer durch die Zeichnung beispielhaft dargestellten, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mehrwege-

*>■> Drehventils im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt nach der Linie I-l in F i g. 2 durch die Ausführungsform, die einen Radialkolbenmotor steuert und

Fig.2 einen Aufriß der Ausführungsform nach der Linie H-Il in Fig. 1.

Das dargestellte Ventil besteht aus zwei Hauptteilen, nämlich einem Verteilerblock 1, der zugleich als Motornabe ausgebildet ist, mit einem Deckel Γ, der hier zugleich als Motorflansch dient, und einer Verteilerscheibe 2 mit zylindrischen Sackbohrungen 3, die alle den gleichen Abstand vom Zentrum der Verteilerscheibe 2 haben. Der Deckel Γ 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 2 bildet zusammen mit dem Deckel Γ einen Zwischendruckraum 19.

Ein ringförmiger Vorsprung 21 des Verteilerblocks 1 bildet zusammen mit der gegenüberliegenden Planfläche der Verteilerscheibe 2 einen ersten Drosselspalt 22, der als Verteilerzulaufspalt wirkt. Ein zweiter, als Verteilerablaufspalt wirkender Drosselspalt 33 befindet sich zwischen einem in der Bohrung 18 der Verteilerscheibe 2 liegenden Vorsprung 34 des Deckels Γ und der Fläche des Flansches 16" des Mitnahmebolzens 16. 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 Γ — d. h. die Summe von Verteilerzulaufspalt 22 und Verteilerablaufspalt 33 — durch eine zwischen den Verteilerblock 1 und den Deckel Γ 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 Schraube 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 pe gedrosselt, der demnach in dem zwischen dem Deckel Γ und der Verteilerscheibe 2 befindlichen Zwischendruckraum 19 vorliegt, der zudem über den Verteilerablaufspalt 33 mit der Rücklaufleitung 35 verbunden ist. Der Zwischendruck p_c 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 p_c und des Druckes in der Rücklaufleitung 35 an dem Verteilerablaufspalt 33 hervorgerufene Druckmediumstrorr 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 6 und den Buchsen 11 gespeist wird, wodurch die zweite Ringnut 9 überflüssig wird.
Eine mögliche Anwendung dieses Mehr-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 Γ 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 Verteilerblock 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

so 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 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 Patentansprüche:

1. Mehrwege-Drehventil für ein unter Speisedruck stehendes Druckmedium, mit einem eine ebene Mündungsfläche aufweisenden Verteilerblock und einer drehbeweglich zu diesem in einem Gehäuse angeordneten, die Mündungen steuernden Verteilerscheibe, welche mit der Mündungsfläche des Verteilerblocks eine Dichtspaltebene bildet und mit Abstand von der der Mündungsfläche abgekehrten Innenfläche des Gehäuses angeordnet ist, wobei der Druck in dem Zwischendruckraum zwischen der Verteilerscheibe und dem Gehäuse sich durch das Zusammenspiel einer Zuiaufdrossel und einer Ablaufdrossel ergibt, wobei nach Patent 23 00 306 nur eine Dichtspaltebene vorhanden ist und der äußerste, ringförmige Dichtspalt unmittelbar mit dem Zwischendruckraum verbunden ist ui;d die Zulaufdrossel bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufdrossel ebenfalls durch einen Drosselspalt (33) gebildet ist, und daß die zwei in entgegengesetzte Richtungen weisende Planflächen aufweisende Verteilerscheibe (2, 16") zweiteilig ausgebildet ist, wobei die eine, die Spaltfläche der Zulaufdrossel (22) bildende Planfläche auf dem einen Teil (2) und die andere, die Spaltfläche der Ablaufdrossel (33) bildende Planfläche auf dem anderen Teil (16") der Verteilerscheibe angeordnet ist und beide Teile (2, 16") fest miteinander verbunden sind, so daß die beiden Drosselspalte (22, 23) entgegengesetzt öffnen und schließen.

2. Mehrwege-Drehventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verteilerblock (1) und einem die Verteilerscheibe (2) umgebenden, am Verteilerblock befestigten Verteilerdeckel (Γ) eine Distanzfolie (37) zur Erzeugung eines Spiels zwischen der Verteilerscheibe und dem Verteilerblock eingefügt ist.

3. Mehrwege-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. Mehrwege-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. Verwendung des Mehrwage-Drehventils nach Anspruch 1 zur Steuerung eines mehrhubigen Hydromotors.