DE3006231A1 - Hydraulisches ventil - Google Patents

Hydraulisches ventil

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DE3006231A1
DE3006231A1 DE19803006231 DE3006231A DE3006231A1 DE 3006231 A1 DE3006231 A1 DE 3006231A1 DE 19803006231 DE19803006231 DE 19803006231 DE 3006231 A DE3006231 A DE 3006231A DE 3006231 A1 DE3006231 A1 DE 3006231A1
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valve
connection
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Withdrawn
Application number
DE19803006231
Other languages
English (en)
Inventor
Helmut 7401 Dusslingen Hirn
Paul 7290 Freudenstadt Schwerdt
Günter Dipl.-Ing. 7300 Esslingen Weiger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daimler Benz AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
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Publication date
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Publication of DE3006231A1 publication Critical patent/DE3006231A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/004Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by piezoelectric means
    • F16K31/007Piezo-electric stacks

Description

  • "Hydraulisches Ventil"
  • Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Ventil mit einem in seiner Schließlage über eine Dichtgrenze die Verbindung zwischen Anschlüssen trennenden Ventilkörper, insbesondere mit einem plattenförmigen Ventilkörper.
  • Hydraulische Ventile der vorgenannten Art sind in vielfältigen Ausgestaltungen bekannt und benötigen sowohl als Kugelventile wie auch als Plattenventile verhältnismäßig große Stellwege, um Übertrittsquerschnitte ausreichender Große für eine gezielte Durchströmung zu ermöglichen. Die erforderliche Größe der Stellwege bedingt verhältnismäßig lange Schaltzeiten, und zwar aufgrund der Trägheit der Stellglieder, mit denen sich derartige Stellwege aufbringen lassen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Ventil der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten, daß dieses eine gezielte Durchströmung bei möglichst kleinen Stellwegen ermöglicht.
  • Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Dichtgrenze zwei einen Ringkanal begrenzende Dichtzonenaufweist und daß in der Öffnungslage des Ventilkörpers die Verbindung zwischen den Ventilanschlüssen, von denen einer vom Ringkanal ausgeht, über beide Dichtzonen gleichzeitig freigegeben ist.
  • Bei einer derartigen Ausgestaltung des Ventiles läßt sich mit minimalen Stellwegen, nämlich Stelllregen in der Größenordnung zwischen 0,02 und 0,04 mm noch eine gezielte Durchströmung verwirklichen, und es ist deshalb bei einer derartigen Ventilausgestaltung auch möglich, Stellglieder einzusetzen, die extrem kurze Schaltzeiten ermöglichen.
  • In Ausgestaltung der Erfindung kann der Ringkanal auch aus mehreren getrennten, in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Abschnitten bestehen, die mit dem gleichen Ventilanschluß verbunden sind. Eine solche Ausgestaltung kann insbesondere unter Fertigungsgesichtspunkten von Vorteil sein.
  • Die Erfindung wird im folgenden mit weiteren Details anhand der beigefügten Zeichnung erläutert, die in schematischer Darstellung ein hydraulisches Ventil mit zugeordnetem Stellglied im Schnitt zeigt.
  • In der Figur ist ein Ventil 1 dargestellt, das zusammen mit dem zugehörigen Stellglied 2 in einem Gehäuse 3 angeordnet ist, durch das die Versorgungsleitungen abgeführt sind, wobei der Anschluß an die Druckquelle mit 4, der zum Verbraucher führende Anschluß mit 5 und ein weiterer, beispielsweise zu einem Vorratsbehälter führender Anschluß (Rücklaufleitung) mit 6 bezeichnet ist.
  • Der mit der Druckwelle in Verbindung stehende Anschluß 4 mündet ventilseitig auf einen Ringraum 7 aus, von dem hier axial verlaufende Kanäle 8 ausgehen. Diese Kanäle 8 stehen mit dem Gehäuseraum 9 in Verbindung, in dem der hier durch eine Ventilplatte 10 gebildete Ventilkörper angeordnet ist und von dem zentral der zum Verbraucheranschluß 5 führende Kanal 11 ausgeht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ventilkörper 10 in einer Stellung gezeigt, in der die Verbindung zwischen den Kanälen 8 und 11 freigegeben ist.
  • Gleichzeitig ist dabei die Verbindung zwischen Druckseite und Rücklauf (zum Vorratsbehälter führender Anschluß 6) unterbrochen, und zwar dadurch, daß die Ventilplatte 10 gegenüber dem Gehäuseraum 9 einen Ringkanal 12 abgrenzt, von dem der zum Anschluß 6 führende Verbindungskanal 13 abgezweigt ist.
  • Die Ventilplatte 10 ist über ein Stellglied in Form eines piezoelektrischen Wandlers verschiebbar, der im wesentlichen durch einen Stapel von Piezooxydscheiben 14 gebildet ist, welche zwischen einer nicht gezeigten gehäusefesten Abstützung und dem Bund 15 einer Führungsstange 16 angeordnet sind, die axial verschiebbar geführt ist und über ihren Stempel 17 die Ventilplatte 10 zentral beaufschlagt.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Ventilplatte 10 aus einer im wesentlichen rotationssymmetrischen Scheibe, welche axial verschiebbar innerhalb des Gehäuseraumes 9 angeordnet ist, auf den die Kanäle 8 ausmünden und von dem die Kanäle 11 und 13 ausgehen. Die axiale Führung der Ventilplatte 10 erfolgt hier über eine in den Kanal 11 eingesetzte Führungshülse 18, welche in eine entsprechende Aufnahmebohrung der Ventilplatte 10 mit Gleitsitz eingreift, wobei die Ventilplatte 10 im Bereich dieser Aufnahmebohrung über einen Führungskragen 19 axial verdickt ist, so daß die notwendige verkantungsfreie Führung gewährleistet.
  • Der Gehäuseraum 1 ist an seiner in der Zeichnung unteren, vom Stellglied 2 abgelegenen Seite 20 mit zwei zur Führungshülse i8 konzentrischen Ringstegen 21 versehen, denen an der benachbarten Seite 22 der Ventilplatte 10 vorgesehene Ringstege 23 entsprechen. Die Ringstege 21 und 23 bilden einzeln, wenn sie aufeinander aufsitzen, jeweils eine Dichtzone und die Dichtzonen begrenzen gemeinsam einen Ringkanal 24, auf den die vom Ringraum 7 ausgehenden Druckkanäle 8 ausmünden. In einer vereinfachten Ausführungsform kann eine Dichtzone auch lediglich durch einen Ringsteg gebildet sein, der gegen die Seite 20 oder 22 zur Anlage kommt.
  • In der hier dargestellten Lage der Ventilplatte 10 befindet sich diese in ihrer oberen Anschlagstellung, in der die Ringstege 21 und 23 in geringem axialem Abstand zueinander liegen und in der der von den Ringstegen 21 und 23 eingegrenzte Ringkanal 24 über die zwischen den Ringstegen ge- 25 gebenen Spalte gegen den Gehäuseraum 9 offen ist. Druckflüssigkeit kann über die Spalte 25 zwischen den Ringstegen 21 und 23, also radial austreten und gelangt über entsprechende Verbindungskanäle oder -bohrungen in der Ventilplatte 10 in den Kanal 11. Die Verbindungsbohrungen in der Ventilplatte 10 sind so gelegt, daß eine möglichst freie Abströmung sowohl von dem radial innerhalb der radialen, inneren Ringstege gegebenen Ringraum 26 wie auch von dem radial außerhalb der äußeren Ringstege liegenden Ringraum möglich ist, und es ist hierzu die Ventilplatte 10 von wenigstens einer Diametralbohrung 27 durchsetzt, auf die von radial außen wie auch über Axialbohrungen 28, die von dem Ringraum 26 ausgehen, die Druckflüssigkeit einströmen kann. Radial von außen ist eine möglichst ungehinderte Einströmung dadurch erreicht, daß die Ventilplatte 10 mit radialem Spiel innerhalb des Gehäuseraumes 9 angeordnet ist.
  • In der hier dargestellten Lage, in der die durch die Ringstege 21 und 23 gebildete Dichtgrenze geöffnet ist, ist die Ventilplatte über eine Feder 29, die als Tellerfeder ausgebildet ist, axial in Richtung auf das Stellglied 2 belastet. Die Feder 29 stützt sich einerseits innerhalb des Ringraumes 26 an der Seite 20 des Gehäuses und andererseits am Führungskragen 19 der Ventilplatte ab.
  • Wird das Ventil 1umgesteuert, so wird die Ventilplatte entgegen der Kraft der Feder 29 über den piezoelektrischen Wandler verschoben, wobei der Verschiebeweg entsprechend dem erforderlichen Verstellweg der Ventilplatte zwischen 0,02 und 0,04 mm beträgt. Die Verschiebung hat ein Schließen der durch die Ringstege 21 und 23 gebildeten Dichtgrenze sowie ein Öffnen der Verbindung zwischen dem Kanal 11 und dem Anschluß 6 zum Vorratsbehälter zur Folge. Hierbei ist die in der Verbindung zur Rücklaufleitung gegebene Dichtgrenze offen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel durch zwei der Ventilplattenseite 30 zugeordnete Ringstege 31 sowie entsprechende gehäuseseitige Anlagen gebildet ist, wobei auch hier die Ringstege 31 einzeln in 15dichtlage Dichtzonen bilden, die gemeinsam als Dichtgrenze wirken und einen Ringkanal 32 eingrenzen, von dem der Verbindungskanal 13 zum Anschluß 6 ausgeht. Der Ringkanal 32 korrespondiert dabei mit einem gehäuseseitigen Ringkanal 33 und bildet zusammen mit diesem den Ringkanal 12, so daß auch bei geringer Höhe der Ringstege 31 eine über den ganzen Ringumfang gleichmäßige Abströmung gewährleistet ist.
  • Sowohl von radial innen wie auch von radial außen ist dabei eine gute Zuströmung gewährleistet, da auch hier über Axialbohrungen 34 eine Verbindung zwischen der Diametralbohrung 27 und dem innerhalb der inneren Ringstege 31 liegenden Ringraum 35 gegeben ist.
  • Die Ringstege sind bevorzugt nahezu schneidenartig ausgestaltet, so daß sich bei geöffneter Dichtgrenze jeweils nur eine verhältnismäßig geringe Spaltbreite ergibt, welche sich als vorteilhaft im Hinblick auf eine ausreichende Durchströmung bei der aufgrund der kleinen Stellwege nur sehr kleinen Spalthöhe erweist.
  • Es hat sich gezeigt, daß das erfindungsgemäße Ventil aufgrund der außerordentlich kleinen erforderlichen Stellwege beste Voraussetzungen für sehr kurze Schaltzeiten mitbringt und insbesondere in Verbindung mit dem hier als Wandler vorgesehenen piezoelektrischen Stellglied Schaltzeiten in der Größenordnung von 100 Microsekunden ermöglicht.
  • Die für das Ausführungsbeispiel gewählte Ausgestaltung der Ventilplatte stellt nur eine von vielen möglichen Grundkonstruktionen dar, und es wäre insbesondere beispielsweise möglich, anstelle einer geschlossenen Platte mit entsprechenden Bohrungskanälen einen Ring zu verwenden, der beispielsweise über ein entsprechendes Brückenglied mit dem Stempel 17 verbunden ist. Darüber hinaus könnten auch in Abwandlung der gezeigten Ausgestaltung mehrere Diametralbohrungen vorgesehen werden oder es könnte eine geteilte Ausgestaltung für die Ventilplatte Verwendung finden, bei der getrennte, aber fest miteinander verbundene und zwischen sich entsprechende Kanäle einschließende Ventilober- und unterplatten Verwendung finden.

Claims (4)

  1. Ansprüche draulisches Ventil mit einem in seiner Schließlage über eine Dichtgrenze die Verbindung zwischen Anschlüssen trennenden Ventilkörper, insbesondere mit einem plattenförmigen VentiLkörper, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtgrenze zwei einen Ringkanal (24) begrenzende Dichtzonen (Ringstege 21, 23) aufweist und daß in der Öffnungslage des Ventilkörpers (io) die Verbindung zwischen den Ventilanschlüssen (z. B. Kanäle 8, ii), von denen einer vom Ringkanalt24ausgeht, über beide Dichtzonen gleichzeitig freigegeben ist.
  2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal(24) aus mehreren getrennten, in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Abschnitten besteht, die mit dem gleichen Ventilanschluß verbunden sind.
  3. 3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bei geschlossener Dichtgrenze über diese getrennten Raume zwischen Gehäuse und Ventilkörper (10) untereinander über dem VentiLcörper zugeordnete Kanäle (Bohrungen 27, 28) verbunden sind.
  4. 4. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtzonen durch an dem Ventil körper (10) und/oder am Gehäuse angeordnete Ringstege (21, 23) gebildet sind.
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