DE3002760C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schieberventil mit einem Gehäuse, mit einer in diesem vorgesehenen Bohrung und einem in der Boh­ rung verschiebbaren Schieberkolben mit im Querschnitt quadra­ tischer Grundform, dessen die planen Seitenflächen einschlie­ ßende, längsverlaufende Kanten abgerundet sind, wobei in die Gehäusebohrung mindestens zwei sich gegenüberliegende, mit Druckmittel-Zuleitungen verbundene Öffnungen einmünden und in den Öffnungen Kissen aus einem elastisch verformbaren Kunst­ stoff angeordnet sind, die mit ihren planen inneren Stirnflä­ chen dichtend mit den planen Seitenflächen des Schieberkol­ bens in Gleitberührung stehen, und wobei in jedem Kissen eine Durchgangsbohrung vorgesehen ist, die bei einer Axialverschie­ bung des Schieberkolbens mit definierten Durchgangsbohrungen im Schieberkolben in Druckmittelverbindung treten können, und mit Einrichtungen zur Druckbelastung der äußeren Stirnseite der Kissen.

Schieberventile werden als Steuerelement in hydraulische oder pneumatische Anlagen eingebaut. Bei einem Verschieben des Schieberkolbens werden an das Gehäuse des Schieberventils an­ geschlossene Druckmittel-Zuleitungen miteinander verbunden oder getrennt. Bei einem bekannten Schieberkolben der ein­ gangs genannten Gattung (DE-OS 25 41 455) wird der Schieber­ kolben nur zwischen den Kissen geführt. An keiner Stelle sei­ nes Umfanges liegt er an der Gehäusebohrung des Gehäuses an. Sofern in den in die Öffnungen des Gehäuses einmündenden Druckmittel-Zuleitungen verschieden hohe Drücke herrschen, wirkt sich dies auf den Schieberkolben aus. Er wird auf seinen Seitenflächen an in Längsrichtung auseinanderliegenden Stellen mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt. Er bewegt sich um eine Längsachse und verkantet. Die an seinen planen Seitenflächen anliegenden Kissen, die aus einem elastisch ver­ formbaren Kunststoff bestehen, können den Schieberkolben nicht halten und entlang seiner Längsachse stabilisieren.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schieberventil so auszubilden, daß der Schieberkolben in jedem Betriebszustand seine in Längsrichtung ausgerichtete Soll-Lage beibehält. Bei einem Schieberventil der eingangs ge­ nannten Gattung wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Gehäusebohrung im wesentlichen Kreisquer­ schnitt aufweist, die Abrundungen an den Kanten des Schieber­ kolbens an diesen Kreisquerschnitt angepaßt sind und der Quer­ schnitt der Kissen so bemessen ist, daß der Schieberkolben im wesentlichen auf seinem gesamten Umfang von einer durch die Rundungen der Gehäusebohrung und die inneren Stirnseiten der Kissen gebildeten Fläche abgestützt wird.

Das heißt, daß der Schieberkolben nicht nur von den elastisch verformbaren Kissen, sondern auch von der im allgemeinen me­ tallischen Gehäusebohrung gehalten wird. Hierzu sind die Ab­ rundungen an den Kanten des Schieberkolbens an den Kreisquer­ schnitt der Gehäusebohrung angepaßt. Der Schieberkolben liegt im Gleitsitz in dieser Gehäusebohrung. Weiter ist der Quer­ schnitt der Kissen so bemessen und an den Bogen der Abrundun­ gen der Gehäusebohrung angepaßt, daß der Schieberkolben im we­ sentlichen auf seinem gesamten Umfang abgestützt wird und nur auf unwesentlichen Teilen freiliegt. Damit wird der Schieber­ kolben in seiner Längsrichtung stabilisiert und behält seine Soll-Lage in jedem Betriebszustand oder jeder Längsstellung bei.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Kissen aus Polytetrafluoräthylen bestehen.

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen wird die Erfindung weiter beschrieben. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 ein Querschnitt durch eine Ausführungsform des Schie­ berventils,

Fig. 2 ein Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 mit zu­ sätzlicher Darstellung eines an einer Stirnseite des Gehäuses angeordneten Betätigers,

Fig. 3 ein Schnitt ähnlich Fig. 2 durch eine andere Ausfüh­ rungsform mit vier Paaren von sich diametral gegenüber­ liegenden Öffnungen zum Anschließen von Druckmittelzu­ leitungen, aber ohne Darstellung des Betätigers und

Fig. 4 ein Querschnitt im vergrößerten Maßstab durch eine be­ vorzugte Ausführungsform eines Anschlusses einer Druck­ mittelzuleitung.

In Fig. 1 wird am Beispiel eines Querschnittes das Hauptkon­ struktionsmerkmal eines erfindungsgemäßen Schieberventils ge­ zeigt. Dieses Merkmal liegt in der Ausbildung eines Schieber­ kolbens 10 von im allgemeinen quadratischem Querschnitt mit Abrundungen 12, so daß der Schieberkolben 10 mit engem Gleit­ sitz in einer kreisförmigen Gehäusebohrung 14 in einem Gehäu­ se 16 in Form eines zylindrischen Blockes liegt.

Unter einem rechten Winkel zu der Achse der Gehäusebohrung 14 und in Verbindung mit dieser befinden sich vier Öffnungen 18. Jede Öffnung 18 geht in einen Abschnitt 20 größeren Durchmes­ sers über. Ein Teil jedes Abschnittes 20 weist Innengewinde auf. Die Öffnungen 18 sind einander gleich. Folglich werden die Einzelheiten von nur einer Öffnung in der Zeichnung darge­ stellt. Innerhalb des den kleineren Durchmesser aufweisenden Abschnittes der Öffnung 18 befindet sich ein zylindrisches Kissen 22 aus PTFE oder einem ähnlichen Kunststoff. Mitten durch das Kissen 22 verläuft eine Bohrung 24. Sie ermöglicht, daß das Druckmittel aus einer Zuleitung 26, die ihrerseits in ei­ nen Metallmantel 28 eingeschlossen ist, über eine diese in der Öffnung 18 haltende Armatur und von dort über die Bohrung 24 in den Schieberkolben 10 durchtritt. Die Armatur wird un­ ter Bezug auf Fig. 4 noch in größerem Detail beschrieben wer­ den.

Der Schieberkolben 10 enthält in gestrichelten Linien einge­ zeichnete Bohrungen 30 und 32. Durch Verschieben des Schieber­ kolbens 10 in der Gehäusebohrung 14 wird eine der die beiden Seiten des Schieberkolbens 10 verbindenden Bohrungen 30 mit der Bohrung 24 in dem Kissen 22 und der entsprechenden Boh­ rung in einem anderen Kissen 22 ausgerichtet.

Druckmittel-Zuleitungen sind noch bei 38, 44 und 46 einge­ zeichnet. Sie münden in die einen größeren Durchmesser aufwei­ senden Abschnitte 36, 40 und 42 der Öffnungen 18 ein.

Die Öffnungen 36, 40 und 42 und die Zuleitungen 38, 44 und 46 lassen sich durch Verschieben des Schieberkolbens 10 und Aus­ richten von dessen Bohrungen 30 und 32 mit diesen Öffnungen verbinden. Nach Maßgabe der Relativlage der Bohrungen 30 und 32 können die beiden Zuleitungspaare entweder gleichzeitig oder nacheinander durch Verschieben des Schieberkolbens 10 von einer Stellung in die andere miteinander verbunden wer­ den.

Es leuchtet ein, daß die Erfindung nicht auf irgendeine be­ stimmte Anzahl von Öffnungen oder Bohrungen oder irgendeine Anzahl von Bohrungen beschränkt ist. Jede Anzahl von Öffnun­ gen und Bohrungen kann vorgesehen werden, so daß in Abhängig­ keit von der Axiallage des Schieberkolbens 10 jedes beliebige Programm eines bestimmten Verhältnisses zwischen Eingang und Ausgang entwickelt werden kann.

Fig. 2 zeigt eine Möglichkeit zum Erzielen einer Axialver­ schiebung des Schieberkolbens 10. Die Figur zeigt den Schie­ berkolben 10. Die Zuleitungen und deren Anschluß an die Öff­ nungen sind jedoch weggelassen.

Auf seinem Umfang weist das Gehäuse 16 Abschnitte 48 und 50 mit Außengewinde auf. Eine ein Innengewinde aufweisende Kappe 52 ist auf den Abschnitt 48 aufgeschraubt. In der Kappe 52 ist ein Kolben 54 angeordnet. Dieser liegt in dichtendem Ein­ griff auf der Innenseite der Kappe 52 auf. In einem typischen Fall ist noch ein O-Dichtring 56 vorgesehen.

Ein Druckmittelanschluß 58 erlaubt die Zufuhr von Luft oder einem anderen Druckmittel in den Raum zwischen der Stirnwand 60 der Kappe 52 und dem Kolben 54. Damit wird dieser bei Blick auf Fig. 2 nach rechts geschoben.

Der Kolben weist eine zentrische Anschlagfläche 62 mit herab­ gesetztem Durchmesser auf. Deren Durchmesser liegt unter dem Durchmesser der Gehäusebohrung 14, in der der Schieberkolben 10 angeordnet ist. Die Anschlagfläche 62 liegt an der linken Stirnseite des Schieberkolbens 10 an, sofern sich die Kappe 52 in ihrer Lage befindet, so daß der Kolben 54 bei Einlaß von einem Druckmittel durch den Anschluß 58 nach vorne gescho­ ben wird und hierbei den Schieberkolben 10 bei Blick auf Fig. 2 nach rechts drückt.

Obwohl eine Darstellung fehlt, kann eine Feder an die rechte Stirnseite des Schieberkolbens 10 angelegt werden und drückt diesen nach links zurück. Ebenso kann auch ein Betätiger, der dem in Fig. 2 links vom Schieberkolben 10 gezeigten Betätiger ähnlich ist, an das rechte Ende des Gehäuses 16 angesetzt und auf den Abschnitt 50 aufgeschraubt werden, um damit den Schie­ berkolben 10 nach links zu verschieben.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der vier Zuleitungspaa­ re an ein Gehäuse 64 angesetzt sind. Dies wird mit geeigneten Bohrungen und Öffnungen in dem Gehäuse 64 und einer geeigne­ ten Anzahl von zusätzlichen Bohrungen und Bohrungen in dem Schieberkolben 10, der in Fig. 3 nicht gezeigt wird, er­ reicht.

Fig. 4 zeigt in größerem Maßstab die Einzelheiten der Befesti­ gung einer Zuleitung 26 an einem der Anschlüsse im Gehäuse und zeigt somit die in Fig. 1 fehlenden Einzelheiten.

Eine Zuleitung 26 aus PTFE ist in einem Metallmantel 28 einge­ schlossen. Dieser ist in eine ringförmige Aussparung 66 einge­ lassen. Diese ist in der planen Stirnseite 68 einer Kappe 70 ausgebildet. Die Basis der die Stirnseite 68 bildenden Kappe 70 ist mit einer zentrisch verlaufenden durchgehenden Bohrung 72 ausgebildet. Die Zuleitung 26 kann durch diese durchgesto­ ßen werden. Die Bohrung 72 weist mindestens einen nach innen gerichteten zackenartigen Vorsprung 74 auf. Dieser beißt sich in die Wand der Zuleitung 26 ein und verhindert, daß diese durch die Bohrung 72 nach hinten herausgezogen wird, das heißt bei Blickrichtung auf Fig. 4 nach rechts.

Die Zuleitung 26 weist einen sich verjüngenden Durchmesser auf, so daß sie durch die Bohrung 72 durchgeschoben werden kann und über eine Dichtscheibe 76 übersteht, die ihrerseits in der Kappe 70 angeordnet ist. Nach einem Schneiden wird das Ende der Zuleitung 26 unter Bildung eines Ringflansches 78 aufgeweitet. Dieser wird dann zwischen der Dichtscheibe 76 und einer Scheibe 80 eingeklemmt. Diese weist eine zentrische Bohrung 82 mit einem Durchmesser gleich dem Innendurchmesser der Zuleitung 26 auf.

An der Rückseite der Kappe 70 befindet sich eine Druckfeder aus drei Paaren von Stahlscheiben 88, wie sie unter dem Namen Belville-Scheiben bekannt sind. Die Scheiben 88 sind auf den Metallmantel 28 aufgeschraubt. Druck auf die Scheiben 88 wird durch Aufschrauben einer Schraube 90 auf den Metallmantel 28 erreicht und durch ihr Einschrauben in den einen größeren Durchmesser und Innengewinde aufweisenden Abschnitt 20 der in Fig. 1 gezeigten Öffnung 18. Durch Drehen der ringförmigen Schraube 90, so daß sie bei Blickrichtung auf Fig. 1 nach links verschoben wird, werden die Scheiben 88 zusammenge­ drückt, und die auf die Scheibe 80 einwirkende Kraft wird er­ höht. Diese drückt dann gegen die Rückseite des Kissens 22 (siehe Fig. 1). Dieses überträgt die Kraft dann seinerseits auf die innere Stirnseite des Kissens 22, das an einer Seiten­ fläche des Schieberkolbens 10 anliegt. Der Druck, der durch die Abdichtung zwischen dem Kissen 22 und dem Schieberkolben 10 aufgenommen werden kann, läßt sich somit durch Verwendung von Scheiben 88 mit größerer Zugfestigkeit erhöhen. Dies be­ wirkt dann eine höhere Druckkraft zwischen der aufgeschraub­ ten Schraube 90 und der ebenen Seitenfläche des Schieberkol­ bens 10.

Der Ringflansch 78 kann auch weggelassen werden. Hierzu wird die Zuleitung 26 in einer Ebene mit der linksseitigen Stirn­ fläche der Dichtscheibe 76 abgeschnitten. Die anliegende rechtsseitige Stirnfläche der Scheibe 80 bildet dann eine Ab­ dichtung mit der Stirnseite der Zuleitung 26. Diese wird dann vollständig zwischen den Scheiben 76 und 80 gehalten. Somit besteht kein fundamentales Bedürfnis für einen Ringflansch 78. Die Zuleitung 26 kann vollständig in einem Metallmantel 28 eingeschlossen werden. Als Ergebnis davon können dann in der Zuleitung höhere Drücke als ohne Ummantelung verwendet werden.

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung eines pneumatisch oder hydraulisch betriebenen Schieberkolbens, wie er in Fig. 2 gezeigt wird, beschränkt. Auch ein magnetisch oder von Hand betätigter Mechanismus kann zu dessen Verschiebung verwendet werden.

Unter Hinweis auf Fig. 2 sei noch ausgeführt, daß das rechte, den Abschnitt 50 mit Außengewinde tragende Ende des Gehäuses mit einem ähnlichen, nicht gezeigten Ventilblock verbunden werden kann. Hierzu wird eine Hülse mit Innengewinde verwen­ det. Diese wird auf den Abschnitt 50 aufgeschraubt und beläßt einen vorstehenden Zylinder mit Innengewinde ähnlich dem Pro­ fil der Kappe 52. In dieses kann dann der Druckmittelanschluß 58 am linken Ende eines ähnlichen Ventilblockes eingeschraubt werden.

Jede Anzahl von solchen Ventilblöcken läßt sich Seite an Sei­ te in Reihe anordnen. Der Druck, der an einem Ende der gesam­ ten Anordnung dann auf den Schieberkolben an diesem Ende aus­ geübt wird, wird damit über sämtliche aneinander anliegenden Schieberkolben übertragen, so daß sie sich sämtlich gemeinsam bewegen.

Wenn die axiale Ausrichtung der Bohrungen wichtig ist, wie dies oft zutrifft, lassen sich die Relativstellungen der Boh­ rungen in den Gehäusen 16 und der Bohrungen in den Schieber­ kolben 10 justieren, indem die Kappe 52 auf den Abschnitt 48 aufgeschraubt oder von diesem abgeschraubt wird. Durch ent­ sprechendes Auf- und Abschrauben der benachbarten Gehäuse in den Verbindungshülsen, die im einzelnen nicht gezeigt werden, wird das gleiche erreicht. Zusätzlich können Abstandhalter zwischen den benachbarten Schieberkolben 10 angeordnet wer­ den. Sie nehmen jeglichen Totgang auf oder verstellen einen Schieberkolben gegenüber dem nächsten, so daß sich eine besse­ re Ausrichtung der Bohrungen und Öffnungen einstellt.

Claims (2)

1. Schieberventil mit einem Gehäuse, mit einer in diesem vor­ gesehenen Bohrung und einem in der Bohrung verschiebbaren Schieberkolben mit im Querschnitt quadratischer Grundform, dessen die planen Seitenflächen einschließende, längsver­ laufende Kanten abgerundet sind, wobei in die Gehäuseboh­ rung mindestens zwei sich gegenüberliegende, mit Druckmit­ tel-Zuleitungen verbundene Öffnungen einmünden und in den Öffnungen Kissen aus einem elastisch verformbaren Kunst­ stoff angeordnet sind, die mit ihren planen inneren Stirn­ flächen dichtend mit den planen Seitenflächen des Schieber­ kolbens in Gleitberührung stehen, und wobei in jedem Kis­ sen eine Durchgangsbohrung vorgesehen ist, die bei einer Axialverschiebung des Schieberkolbens mit definierten Durchgangsbohrungen im Schieberkolben in Druckmittelverbin­ dung treten können, und mit Einrichtungen zur Druckbela­ stung der äußeren Stirnseite der Kissen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gehäusebohrung (14) im wesentlichen Kreisquerschnitt aufweist, die Abrundungen (12) an den Kan­ ten des Schieberkolbens (10) an diesen Kreisquerschnitt an­ gepaßt sind und der Querschnitt der Kissen (22) so bemes­ sen ist, daß der Schieberkolben (10) im wesentlichen auf seinem gesamten Umfang von einer durch die Rundungen der Gehäusebohrung (14) und die inneren Stirnseiten der Kissen (22) gebildeten Fläche abgestützt wird.

2. Schieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kissen (22) aus Polytetrafluoräthylen bestehen.