DE2732773C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für druckmittelbetriebene Verbraucher, insbesondere Pressen, mit einem Zulaufanschluß, einem Rücklaufanschluß und einem Verbraucheranschluß, ferner mit zwei parallel geschalteten, gleichzeitig betätigbaren Drei-Wege-Ventilen zum Herstellen einer Druckmittelverbindung des Verbraucheranschlusses mit dem Zulaufanschluß bzw. mit dem Rücklaufanschluß, deren Ventil­ spindeln in einer Achse liegen, wobei die inneren Enden der Ventil­ spindeln in eine mit dem Zulaufanschluß in Verbindung stehende Zulaufkammer ragen und an ihren einander zugewandten Stirnseiten mit in geschlossener Nullstellung den Zulaufanschluß gegenüber dem Ver­ braucheranschluß abdichtenden Dichtmitteln versehen sind.

Aus der DE-AS 11 68 257 ist ein Steuerventil der vorgenannten Art bekannt, bei dem die einander zugewandten Stirnseiten der Ventilspindel eine ge­ meinsame Abdichtstelle bilden.

Nachteilig hierbei ist, daß bereits bei einem geringen Abstand der ein­ ander gegenüberliegenden Dichtflächen das Druckmittel durch die Abdicht­ stelle durchströmen kann. Dies bedeutet, daß bei einer Fehlschaltung des bekannten Ventils ein Spalt an der Abdichtstelle entstehen kann, durch den das Druckmittel vom Zulauf her zum Verbraucher strömen kann. Der Ver­ braucher ist damit bei einer Fehlschaltung nicht restdruckfrei, was zu einer Fehlfunktion führen kann.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß auch bei einer Fehlschaltung der Verbraucher entlüftet und nicht durch einen Restdruck beaufschlagt wird.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Dichtmittel in Form von zwei koaxial ineinandergreifenden Rohrstutzen ausgebildet sind, von denen je einer am inneren Ende jeder Ventilspindel angeformt ist und die sich in Nullstellung voll und bei einer Fehlschaltung zum Teil axial überlappen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 im Schnitt eine erste Ausführungsform in Nullstellung zeigt.

Fig. 2 zeigt das Ventil nach Fig. 1 in Schaltstellung.

Fig. 3 zeigt das Ventil nach den Fig. 1 und 2 bei einer Fehlschaltung.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführung des Ventils in Nullstellung.

Fig. 5 zeigt das Ventil nach Fig. 4 in Schaltstellung.

Fig. 6 zeigt das Ventil nach den Fig. 4 und 5 bei einer Fehlschaltung.

Fig. 1 zeigt das Steuerventil 10 mit einem Gehäuse 12, das einen Zulaufanschluß 14, einen Verbraucheranschluß 16 und zwei Rücklaufanschlüsse 18 aufweist. In dem Gehäuse sind zwei Ventil­ spindeln 20, 22 axial verschiebbar derart angeordnet, daß ihre Mittelachsen miteinander fluchten.

Die Ventilspindel 20 ist auf einen Ankerbolzen 36 geschoben, auf dem ferner ein Kopfstück 42 und ein Arbeitskolben 24 sitzen. Der Ar­ beitskolben 24 ist auf den Ankerbolzen 36 z. B. aufgepreßt, so daß die Teile 20, 42, 24 durch den Ankerbolzen 36 zusammengehalten sind. Das Kopfstück 42 trägt seinerseits einen Ventilkolben 26, der z. B. in Form einer Weichdichtung ausgebildet ist.

Die Ventilspindel 22 ist ebenfalls auf einen Ankerbolzen 36 geschoben, auf dem außerdem ein Kopfstück 40 und ein Arbeits­ kolben 24 angeordnet sind. Auch hier ist der Arbeitskolben 24 zweckmäßigerweise auf den Ankerbolzen 36 aufgepreßt, so daß die Teile 24, 22 und 40 durch den Ankerbolzen 36 zusammen­ gehalten sind. Das Kopfstück 40 trägt ebenfalls einen Ventil­ kolben 26, der z. B. aus einer Weichdichtung bestehen kann. Die beiden Ankerbolzen sind an ihren inneren Enden mit einem nicht näher bezeichneten, verbreiterten Kopf ver­ sehen, an dem die jeweilige Kopfplatte 40, 42 anschlägt. Zwischen dem jeweiligen Arbeitskolben 24 und der Gehäuse­ wand wird eine Arbeitskammer 32 gebildet, die über eine Steuerleitung 34 an ein Vorsteuerventil 38 angeschlossen ist, über das der Arbeitskolben 24 mit einem Druckmittel beauf­ schlagbar ist. Die Arbeitskolben 26 wirken mit Ventilsitzen 30 bzw. 28 zusammen, um den Verbraucheranschluß 16 ent­ weder mit dem Zulaufanschluß 14 oder mit den beiden Rück­ laufanschlüssen 18 zu verbinden.

Das dargestellte Steuerventil 10 ist somit aus zwei parallel geschalteten Dreiwege-Ventilen aufgebaut.

Die Kopfplatte 40 hat eine zentrale Sackbohrung 46, und die Kopfplatte 42 hat eine zentrale Sackbohrung 48, wobei von beiden Sackbohrungen Querbohrungen 50 ausgehen. Die Kopf­ platten 40 und 42 sind in einem Führungsstück 52 des Ge­ häuses geführt.

Das Ventil nach Fig. 1 arbeitet wie folgt.

In der dargestellten Position (Fig. 1) sind die Arbeitskolben 24 mit Druck beaufschlagt, d. h. über die Leitungen 34 ist Druckmittel in die Arbeitskammern 32 eingeführt worden, wo­ durch beide Arbeitskolben zur Mitte geschaltet werden, bis die Dichtungen bzw. Ventilkolben 26 an den Sitzen 30 an­ schlagen. Das Druckmittel vom Zulauf 14 wird daher durch die geschlossenen Ventilsitze 30 gesperrt und kann nicht zum Verbraucheranschluß 16 strömen. Dieser steht vielmehr übr die offenen Ventilsitze 28 mit den Rücklaufanschlüssen 18 in Verbindung, so daß er voll entlüftet ist. Das Druckmittel vom Zulauf 14 kann daher nur über einen im Führungsstück 52 ausgebildeten Ringraum 44, einen zwischen den beiden Kopf­ platten 40 und 42 gebildeten Kanal 54, und über einen sehr engen ringförmigen Spalt 56 in die Bohrungen 46, 48 und von dort aus in die Querbohrungen 50 eintreten. Die Quer­ bohrungen 50 sind an ihren äußeren Enden durch das Führungs­ stück 52 geschlossen, wodurch eine Grobabdichtung erreicht wird, während die Feinabdichtung durch die Ventilsitze 30 und die Ventilkolben 26 gebildet wird.

Der Spalt 56 wird hierbei durch zwei Rohrstutzen 58 und 60 gebildet, von denen der Rohrstutzen 58 an der Kopfplatte 40 und der Rohrstutzen 60 an der Kopfplatte 42 angeformt ist, wie insbesondere die Fig. 2 und 3 zeigen.

In der in Fig. 1 gezeigten Nullstellung ragt der Rohrstutzen 58 koaxial in den Rohrstutzen 60 hinein, wobei der zwischen beiden gebildete Ringspalt 56 sehr eng gehalten ist, um eine starke Drosselung bzw. eine ausreichende Abdichtung bei einer Fehlschaltung zu erreichen. Die radiale Spaltweite beträgt z. B. etwa 0,1-0,2 mm.

Fig. 2 zeigt das Ventil in Schaltstellung, in welcher die Ventilsitze 30 geöffnet und die Ventilsitze 28 durch die Ventilkolben 26 angeschlossen sind. In dieser Position sind die Arbeitskolben 24 nicht mit Druck beaufschlagt, so daß der am Zulauf 14 anstehende Druck des Druckmittels, der auf die Stirnflächen der Kopfplatten 42 und 44 wirkt, diese und damit die beiden Ventilspindeln nach außen drückt, bis die Ventilkolben 26 an den Ventilsitzen 28 anschlagen, wie dargestellt. Das Druckmittel strömt dann vom Zulauf 14 in den Ringraum 44 und von dort über die axialen Bohrungen 46, 48 und die Querbohrungen 50 zum Verbraucheranschluß 16. Die beiden Rohrstutzen 58 und 60 haben in der Schalt­ stelung, wie dargestellt, einen axialen Abstand vonein­ ander, um ausreichend Platz für die Zuströmung des Druck­ mittels zu schaffen. Soll das Ventil umgeschaltet werden, so werden die Arbeitskolben 24 über die Leitungen 34 mit Druck beaufschlagt und da ihre Fläche größer ist als die inneren Stirnflächen der Kopfplatten 40 und 42 werden die Ventilspindeln wieder nach innen in die in Fig. 1 ge­ zeigte Position geschaltet, in der der Zulauf 14 geschlos­ sen und der Verbraucheranschluß 16 mit den Rücklaufan­ schlüssen 18 in Verbindung ist.

Tritt nun eine Fehlschaltung ein, d. h. bleibt einer der beiden Ventilkolben oder einer der beiden Arbeitskolben in irgendeiner Position hängen oder tritt eine Störung in den Vorsteuerventilen ein, so daß einer der beiden Arbeitskolben nicht beaufschlagt wird, so muß gewährleistet sein, daß der Verbraucheranschluß 16 trotz dieser Störung einwandfrei entlüftet wird, d. h. das eine Strömungsver­ bindung vom Verbraucheranschluß 16 wenigstens zu einem der Rücklaufanschlüsse 18 gebildet wird.

Fig. 3 zeigt eine solche Fehlschaltung.

Der in der Figur rechte Ventilkolben 26 schließt den Ventil­ sitz 28, während der in der Figur linke Ventilkolben 26 den Ventilsitz 30 schließt. Damit ist beim in der Figur rechten Dreiwege-Ventil der Rücklauf geschlossen, der Zulauf dagegen geöffnet, während bei dem in der Figur linken Dreiwege-Ventil der Zulauf geschlossen und der Rücklauf geöffnet ist. Dies ist eine Fehlschaltung, da die Ventilkolben 26 entweder beide die Ventilsitze 30 oder beide die Ventilsitze 28 schließen bzw. öffnen sollen. Der Verbraucheranschluß 16 ist nun über den in der Figur linken offenen Ventilsitz 28, d. h. über die Öffnung 62 in Verbindung mit dem in der Figur linken Rück­ laufanschluß 18, so daß der Verbraucher über den Kanal 32 zum linken Rücklaufanschluß 18 entlüftet ist. Der in der Figur rechte Ventilsitz 30 ist zwar geöffnet, so daß hier das Druckmittel zum Verbraucheranschluß 16 strömen könnte, ein solcher Zufluß vom Zulaufanschluß 14 her wird aber durch die sich bei 64 überlappenden Rohrstutzen 58 und 60 ver­ hindert, die mit sehr engem Spiel koaxial ineinander­ greifen, so daß an der Überlappung 64 zwar noch eine ge­ wisse Undichtheit vorhanden ist, aber keine nennenswerte Menge an Strömungsmittel durch den schmalen Ringspalt zwischen den Rohrstutzen 58 und 60 durchströmen kann. Ein eventueller Restdruck, der den Verbraucher beaufschlagen könnte, kann sich somit nicht aufbauen. Das Ventil wird dann erst wieder in Betrieb gesetzt wenn die Störung be­ seitigt ist.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine Abwandlung der Ausführungs­ form nach den Fig. 1 bis 3.

Bei dieser Ausführungsform sind die Ventilkolben 26 zwischen den Arbeitskolben 24 und den Kopfstücken 70 bzw. 72 auf dem jeweiligen Ankerbolzen 36 angeordnet. Die Ventilsitze 28 sind, wie in Fig. 4 dargestellt, geöffnet, wenn die Arbeits­ kolben 24 nicht mit Druckmittel beaufschlagt sind, während bei Fig. 1 die Ventilsitze 28 geöffnet sind, wenn die Ar­ beitskolben 24 beaufschlagt sind. Wie dargestellt, steht somit der Verbraucheranschluß 16 über die beiden Ventil­ sitze 28, die beide geöffnet sind, mit den beiden Rück­ laufanschlüssen 18 in Verbindung, so daß der Verbraucher entlüftet ist. Da die Arbeitskolben 24 nicht beaufschlagt sind, werden die beiden Ventilspindeln 20, 22 durch den Zu­ laufdruck in die dargestellte Position geschaltet, da der im Zulaufanschluß 14 bestehende Druck auch in der mit dem Zulaufanschluß 14 in Verbindung stehenden Kammer 80 wirkt, in welche die beiden Kopfstücke 70 und 72 hineinragen. Das Druckmittel steht an den Stirnflächen 73 und 75 der Kopfstücke 70 und 72 an und drückt diese nach außen in die gezeigte Position.

Zwischen den Rohrstutzen 58 und 60 ist bei dieser Aus­ führungsform eine Ringdichtung 74, z. B. eine Weichdichtung, angeordnet, so daß das Druckmittel vom Zulauf nicht in die Sackbohrungen 46 und 48 und damit auch nicht in die Quer­ bohrungen 50 eintreten kann, die zum Verbraucheranschluß 16 führen. Die Kammer 80 ist gegenüber dem Verbraucher­ anschluß 16 durch Dichtungen 76, z. B. Weichdichtungen, abgedichtet, die an entsprechenden Ventilsitzen 78 des Gehäuses anstoßen.

Um das Ventil umzuschalten, wird Druckmittel über die Steuerleitungen 34 in die Arbeitskammer 32 eingeleitet, wodurch die Arbeitskolben 24 beaufschlagt und nach innen geschaltet werden, wie Fig. 5 zeigt, bis die Ventilkolben 26 an ihren Ventilsitzen 28 anliegen, wodurch der Strömungsweg vom Verbraucheranschluß 16 zu den Rücklaufanschlüssen 18 gesperrt wird. Bei dieser Schaltbewegung werden die Rohr­ stutzen 58 und 60 axial so zueinander verschoben, daß die ringförmige Dichtung 74 sich vom Rohrstutzen 60 löst, wie Fig. 5 zeigt. Das Druckmittel kann daher vom Zulaufan­ schluß 14 über die Kammer 80, den Kanal 81 und den Ring­ kanal 82 in die zentralen Bohrungen 46 und 48 der Kopfstücke 70 und 72 eintreten und von dort durch die Querbohrungen 50, die hier schräg verlaufen, weiter zum Verbraucheranschluß 16 strömen, wodurch der Verbraucher mit dem Druckmittel beauf­ schlagt wird.

Tritt nun eine Fehlschaltung auf, wie sie Fig. 6 zeigt, so ist Sorge zu tragen, daß wenigstens ein Strömungsweg zwischen dem Verbraucheranschluß 16 und einem der Rück­ laufanschlüsse 18 offen bleibt, so daß der Verbraucher entlüftet wird.

Wie Fig. 6 zeigt, schließt der linke Ventilkolben 26 den Ventilsitz 28 und sperrt somit den linken Rücklaufan­ schluß 18, während der rechte Ventilkolben 26 nicht auf seinem Ventilsitz 28 aufliegt, so daß eine Verbindung zwischen dem Verbraucheranschluß 16 und dem in der Figur rechten Rück­ laufanschluß 18 über die Öffnung 62 besteht. Es soll nicht untersucht werden, welcher der beiden Kolben eine Fehl­ schaltung ausgeführt hat, eine korrekte Schaltung liegt jedenfalls immer nur dann vor, wenn gleichzeitig entweder beide Ventilsitze 28 angeschlossen oder geöffnet sind.

Der Verbraucheranschluß 16 ist also, wie eben erläutert, über den rechten Rücklaufanschluß 18 entlüftet, während der Zulauf 14 durch die Ringdichtung 74 zwischen den Rohr­ stutzen 58 und 60 gesperrt ist. Das Druckmittel kann daher nicht in die zentralen Bohrungen 46 und 48 eintreten und damit auch nicht von dort über die Querbohrungen 50 zum Verbraucher strömen. Die Kammer 80 ist gegenüber dem Ver­ braucheranschluß 16 ausreichend durch die enge Führung der Kopfstücke 70, 72 im Gehäuseteil 52 abgedichtet, wie bei 84 gezeigt ist.

Da der Verbraucheranschluß 16 somit entlüftet und der Zulauf gesperrt ist, kann sich am Verbraucher kein Restdruck auf­ bauen.

Claims (3)

1. Steuerventil für druckmittelbetriebene Verbraucher, insbesondere Pressen, mit einem Zulaufanschluß, einem Rücklaufanschluß und einem Verbraucheranschluß, ferner mit zwei parallel geschalteten, gleichzeitig betätigbaren Drei-Wege-Ventilen zum Herstellen einer Druckmittelverbindung des Verbraucheranschlusses mit dem Zulauf­ anschluß bzw. mit dem Rücklaufanschluß, deren Ventilspindeln in einer Achse liegen, wobei die inneren Enden der Ventilspindeln in eine mit dem Zulaufanschluß in Verbindung stehende Zulaufkammer ragen und an ihren einander zugewandten Stirnseiten mit in ge­ schlossener Nullstellung den Zulaufanschluß gegenüber dem Ver­ braucheranschluß abdichtenden Dichtmitteln versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmittel in Form von zwei koaxial ineinandergreifenden Rohrstutzen (58, 60) ausgebildet sind, von denen je einer am inneren Ende jeder Ventilspindel (22, 20) angeformt ist und die sich in Nullstellung voll und bei einer Fehlschaltung zum Teil axial überlappen.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rohrstutzen (58, 60) ein enger radialer Spalt vorhanden ist.

3. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß radial zwischen den Rohrstutzen (58, 60) eine Ringdichtung (74) ange­ ordnet ist.