DE2824720C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für Druckwasser gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Steuerventile zur Vorsteuerung von Ventilen größerer Nennweite sind für den Betrieb in Druckwasseranlagen und bei Betriebsdrücken über 300 bar üblicherweise als Sitz/ Kegel-Ventile ausgebildet. Diese haben den Nachteil, daß sie nicht nur kompliziert in ihrem Aufbau, sondern auch äußerst empfindliche gegen im Druckwasser enthaltende Schmutzanteile sind. Meist ist eine dauernde Beeinträchti­ gung der Ventilschließflächen nicht auszuschließen. Der Einbau von Filtern schafft hier nur teilweise Abhilfe.

Die gegenüber Hydrauliköl sehr viel niedrigere dynamische Zähigkeit von Druckwasser behindert die Anwendung bekannter Kolben-Zylinder-Schließsysteme in hohem Maße. Da das Druckwasser selbst bei eng tolerierten Passungen leicht zwischen Kolben und Zylinderwandung hindurchtritt, sind hohe Leckwasserverluste unvermeidlich. Diese Leck­ wasserverluste nehmen mit der Anzahl der Wechselspielraten des Ventilkörpers noch zu.

Aus der US-PS 27 42 919 ist ein von einem elektromagnetisch gesteuerten Pilotventil gesteuertes Kolben-Zylinder- Schließsystem für Hydrauliköl bekannt, wobei im Kolben Kammern gebildet sind, die in Durchtrittsöffnungen einmünden.

Da die Kolben unmittelbar in Ventilgehäuse gelagert ist, sein rechteckiger Außenmantel nur in einem Teilbereich und zusammen mit Ventilkörpern als Schließfläche wirkt, ist diese Ausbildung für einen leckagenfreien Betrieb mit Druckwasser ungeeignet. Außerdem ist das hiernach bekannte Kolben-Zylinder-Schließsystem nicht unmittelbar als Vorsteuerventil wirksam.

Bei einer anderen aus der US-PS 40 46 165 bekannten Ventil-Stellvorrichtung ist der Ventilkolben im Bereich der Ventilanschlüsse nur von einer Hülse umschlossen, wobei die hierbei vorgesehenen Dichtringe jeweils zwischen der Ventilgehäusebohrung und der im Durchmesser abgesetzten Kolbenlauffläche wirksam sind. Die hierbei erfolgende dynamische Beanspruchung der Dichtringe führt zu deren vorzeitigem Verschleiß. Außerdem ist eine verschleißfeste Ausgestaltung einer nahezu der Gesamtlänge des Kolben entsprechenden Hülse erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil der genannten Art so auszubilden, daß es beim Einsatz von Druckwasser als Betriebsflüssigkeit mit Drücken bis zu 400 bar bei hoher Standzeit sicher eingesetzt werden kann.

Dies ist nach dem Kennzeichen des Patentanspruches erreicht.

Diese für den Betrieb mit Klarwasser oder Wasser-Öl-Emulsion mit geringem Mineralölanteil geeignete Ventilausbildung zeichnet sich insbesondere durch einen einfachen Aufbau mit in der Fertigung kostengünstig herzustellenden Teilen aus. Im Hydraulikmedium enthaltene Fremdkörper beeinträchtigen nicht die Funktion des Schließkolbens, weil diese von den Schließflächen nicht eingefangen, sondern abgestreift werden. Die zwischen den Ring­ kanälen der Hülsen angeordneten Dichtelemente die der Abdichtung der relativ großen Gehäusebohrung dienen, unterliegen keiner mechanischen Beanspruchung. Die Leckwasserverluste sind daher auf ein Minimum begrenzt.

Durch die der Überleitung der Druckflüssigkeit dienenden Kolbenkammern mittels in der Kolbenlängsachse ver­ laufenden Bohrungen im zylinderförmig ausgebildeten Kolben ist eine Gleitführung des Kolbens bei großer Gleitfläche im Gesamtbereich der über die Hülsen­ anordnung sich erstreckende Kolbenlänge erreicht.

Die große Gleitfläche ist zugleich Dichtfläche, so daß in einer Mittelstellung des Kolbens der Druckflüssig­ keitsdurchlauf insgesamt sicher und austriebsfrei sperrbar ist.

Die den Kolben führenden Hülsen sind in ihrer Abmessung aus hochverschleißfestem Material herstellbar und leicht vergütbar.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung des in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiels.

Hierbei ist in der Zeichnung das erfindungsgemäße Steuerventil im Längsschnitt dargestellt. Das in der Zeichnung dargestellte Steuerventil weist ein Gehäuse 1 mit einer durchgehenden Bohrung 2 auf, die endseitig von Abschlußdeckeln 14, 15 begrenzt ist.

In der gezeigten Ausbildung als Dreiwegeventil besitzt das Gehäuse drei als Außenanschlüsse dienende Kanäle 3 a, 3 b und 3 c, die der Verbindung des Steuerventils mit drei weiteren nicht näher dargestellten Einrichtungen, nämlich einer Druckquelle, einem Verbraucher und einem Druckflüssigkeitsbehälter der Druckquelle dienen.

Hierzu sind in der Gehäusebohrung 2 mehrere feststehende Hülsen 4, 4′, 4′′ eingepaßt, deren Bohrungen 7 die Gleitführung eines Kolbens 8 ermöglichen. In diese Hülsen sind im Bereich der Kanäle 3 a, 3 b, 3 c Ringkanäle 5 a, 5 b, 5 c eingearbeitet, die mit den Kanälen 3 a, 3 b, 3 c verbunden sind.

Zur Abdichtung der Gehäusebohrung 2 und der Hülsen­ bohrungen 7 befinden sich im zylinderförmigen Außenmantel und Innenmantel der Hülsen 4, 4′, 4′′ Aussparungen zur Aufnahme jeweils einer Dichtungsanordnung 9 und 12. Zweckdienlicherweise sind diese Aussparungen an beiden Stirnseiten jeder übernächsten Hülse vorgesehen, so daß die jeweils von zwei Hülsen 4, 4′, 4′′ eingeschlossene Hülse 4′ keine derartigen Aussparungen zur Aufnahme von Dichtungsanordnungen benötigt.

Zwei in der Längsachse des Kolbens 8 verlaufende jedoch voneinander getrennte Bohrungen bilden der Weiterführung der Druckflüssigkeit dienende Kammern 11 a, 11 b. Sie sind durch an der Kolbenstirnseite eingelötete zylinder­ förmige Körper 21, 22 nach außen verschlossen. Die Verbindung dieser Kammern mit den Ringkammern 5 a, 5 b, 5 c bzw. den als Außenanschlüssen dienenden Kanälen 3 a, 3 b, 3 c ist jeweils durch eine Vielzahl ringförmig, hintereinander angeordneter Durchtrittsöffnungen 6 im Kolben 8 erreicht. Zweckdienlich sind für jede Kammer 11 a, 11 b zwei Reihen solcher Durchtrittsöffnungen 6, 6′ vorgesehen, so daß in Abhängigkeit der Kolbenstellung, jeweils die Verbindung zweier Ringkammern, wie beispielsweise gezeigt 5 a und 5 b, ermöglicht ist.

Eine sowohl mit der Gehäusebohrung 2 wie auch mit der Hülsenbohrung 7 jeweils am Bohrungsende ver­ bundene Flüssigkeitsableitung 20, 20′, verhindert den Austritt von Leckflüssigkeit aus dem Steuerventil.

Zur Betätigung des Kolbens 8 sind an den Abschluß­ deckeln 14 und 15 die Gehäuse 16 bzw. 17 eines Magnetschiebers 18 bzw. 19 angeflanscht. Diese überwinden wechselsweise die auf den Kolben 8 im Betriebszustand einwirkenden Reibungskräfte. Anstelle eines Magnetschiebers kann der Kolben 8 auch durch die Federkraft z. B. einer im Anschlußdeckel 14 angeordneten Rückstellfeder betätigt werden.

Die Betätigung des Kolbens 8 durch die beiden Magnet­ schieber bietet den besonderen Vorteil, daß der Kolben 8 bei etwaigem Stromausfall in seiner augenblicklichen Stellung verharrt, was in vielen Fällen aus Sicher­ heitsgründen zweckdienlich ist.

Die Funktionsweise ist anhand des gezeigten Ausführungs­ beispiels näher erläutert.

In der dargestellten Kolbenstellung tritt die Druck­ flüssigkeit von der Pumpe kommend in Pfeilrichtung durch den Kanal 3 a in den Ringkanal 5 a ein und wird hiernach über die Durchtrittsöffnungen 6, die Kammer 11 a und die Durchtrittsöffnungen 6′ sowie den Ringkanal 5 b und den Kanal 3 b zum Verbraucher, beispielsweise einem zu steuernden Hauptventil, zugeleitet. Der zum Druckflüssigkeits­ tank führende Kanal 3 c ist hierbei ohne Verbindung.

Durch Betätigung des Magnetschiebers 19 wird der Kolben sowohl nach links verschoben, bis eine Ver­ bindung des Kanals 3 b mit dem Kanal 3 c hergestellt ist.

Die Ringkammer 5 c, 5 b und die rechte Kammer 11 b des Kolbens werden sodann in der gleichen vorbeschriebenen Weise durchflossen. Hierbei ist der Kanal 3 a ohne Verbindung. Bei dieser Ventilstellung ist eine Rück­ führung der Druckflüssigkeit vom Hauptventil in den Druckflüssigkeitstank hergestellt. Der Gesamthub des Kolbens 8 ist durch die Magnetschieber 18 bzw. 19 begrenzt.

Die aufgezeigte Ventilausführung zeichnet sich durch eine geringe Verschleißanfälligkeit aus. Die mechanisch beanspruchten handelsüblichen Dichtungen können leicht ausgetauscht werden. Drosseleinrichtungen sind im Gegensatz zu Steuerventilen, die einen Sitz/Kegel­ verschluß haben und dort zur Verringerung auftretender Kavitation erforderlich sind, nicht notwendig.

Da das Steuerventil eine durchgehende Bohrung und nur einfach herzustellende Drehteile ohne abgesetzte Bohrungen aufweist, ist seine Herstellung zudem kosten­ günstig.

Claims (1)

1. Steuerventil für Druckwasser zur Betätigung eines Haupt­ ventils in Druckwasseranlagen, bestehend aus einem hohl­ zylindrischen Gehäuse mit endseitigen Gehäusedeckeln und mit in dessen durch die Gehäusebohrung gebildeten Zylin­ derinnenraum durch Krafteinwirkung an beiden Enden ver­ schiebbarem Kolben, in dessen Längsachse sich getrennte, stirnseitig geschlossene, durch Bohrungen gebildete Kam­ mern erstrecken, mit jeweils getrennt angeordneten, in gehäuseseitige Ringkanäle längs der Kolbenlauffläche von den Kammern her einmündenden Durchtrittsöffnungen und ra­ dialen Kanälen im Gehäuse zur wechselweisen Verbindung eines zum Hauptventil führenden Steuerkanals mit einer Druckwasserzuleitung bzw. einem Druckwassertank, wobei jeder Kammer in Abhängigkeit des Gesamtkolbenhubes zur Verbindung benachbarter Ringkanäle im axialen Abstand voneinander zwei Reihen Durchtrittsöffnungen zugeord­ net sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   • a) der Kolben (8) ist in der Hülsenbohrung (7) mehrerer einander unmittelbar benachbart angeordneter Hül­ sen (4, 4′, 4′′) aufgenommen,
   • b) jeweils zwei eine Hülse (4′) einschließende Hülsen (4, 4′′) sind stirnseitig mit die Kolbenlauffläche sowie die die Hülsen (4, 4′, 4′′), aufnehmende Ge­ häusebohrung (2) einzeln ringförmig umschließenden Aussparungen zur Aufnahme einer Dichtungsanordnung (9, 12) für den leckfreien Verschluß der Kammern (11 a, 11 b) versehen;
   • c) die Gehäusebohrung (2) und die Hülsenbohrung (7) sind durch je eine am jeweiligen Ende der Hülsen­ bohrung (7) im Gehäusedeckel (14, 15) angeordnete Leckleitung (20, 20′) verbunden.