DE3047499A1 - Durch hydraulische druckimpulse steuerbares auf-zu-ventil in sitzbauweise - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein durch hydraulische
• Druckimpulse steuerbares Auf-Zu-Ventil in Sitzbauweise mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
• Bekanntlich bieten sich Anwendungsmöglichkeiten für derartige Ventile insbesondere dort, wo durch Schwerkraft oder mechanische bzw. hydro-pneumatische Rückstelleinrichtungen versehene, einfachwirkende Zylinder mit Ein-Leitungsanschlüssen betätigt und hermetisch dicht in der jeweiligen Arbeitsstellung gehalten werden sollen. Diese Aufgabenstellung liegt z.B. bei landwirtschaftlichen Geräten vor, die an Ein-Leitungsanschlüsse kleinerer Traktoren angeschlossen werden müssen.
• Ein anderes Anwendungsgebiet wäre die Betätigung von großen Fenstern oder Gewächshausdächern (z.B. DE-PS 1559728). Ein bekanntes Ventil der in Rede stehenden Gattung ist durch die DE-OS 2856242 bekannt.
• Ein mit einer Wechselrasteinrichtung versehener Entsperrkolben wirkt auf einen Schließkörper ein und erlaubt diesem entweder ein Schließen oder hält ihn in einer geöffneten Schaltstellung.
• Obwohl diese Bauart von der Funktion her keine Nachteile zeigt,gibt es solche, wenn bestimmte vorgegebene Einbaumaße und Einbauverhältnisse zu berücksichtigen sind.
• So ist es z.B. sehr schwierig, die bekannte Einrichtung in Form einer Einbaupatrone auszuführen. Dies gilt insbesondere für den Fall, daß die Druckleitung zentrisch am Boden der die Patrone aufnehmenden Bohrung mündet.
• Es ist Aufgabe der Erfindung,ein Auf-Zu-Ventil der in Rede stehenden Art so auszugestalten, daß der benötigte Einbauraum möglichst klein und kurz ist.
• Mit einfachen Mitteln soll das Ventil in Form einer Einbaupatrone hergestellt werden können und selbst ein zentrischer Anschluß der Druckzuleitung soll möglich sein. Die Kosten sollen nicht höher als die bekannter Einrichtungen sein.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des'Anspruchs 1.
• Bei der Lösung wurde davon ausgegangen, daß es bei Ein-Leitungsanschlüssen nicht notwendig ist, ein Ventil im herkömmlichen Sinne zu entsperren, da bei Druckbeaufschlagung jeweils der volle Betriebsdruck in Uffnungsrichtung wirken kann, und es daher ausreicht, mit Hilfe der Wechselrasteinrichtung den Schließkörper einmal schliXen zu lassen und ein anderes Mal von seinem Sitz fernzuhalten. Bei der vorliegenden Lösung geschieht dies dadurch, daß der Schließkörper relativ zum Gehäuse in seinem Hub begrenzt ist und der Ventilsitz im Sinne eines Uffnens außer Eingriff gebracht wird.
• Das offenen erfolgt jedoch nicht hydraulisch, sondern durch die Rückstellkraft.
• Anspruch 2 richtet sich auf eine Anordnung des Schließkörpers innerhalb des Kolbens.
• Die Ansprüche 3 bis 7 richten sich auf weitere konstruktive Details.
• Anspruch 8 richtet sich auf eine als Gehäuse dienende Einschraubpatrone.
• Anhand von in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert.
• Figur 1 zeigt einen Schnitt durch ein Auf-Zu-Ventil.
• Figur 2 zeigt einen Teil der Wechselrasteinrichtung in abgewickelter Form.
• Figur 3 zeigt den gleichen Schnitt wie Figur 1, jedoch für einen gestuften Kolben.
• In einem Gehäuse 1 ist eine an ihrem äußeren Ende mit Gewinde 2 versehene Bohrung 3 angeordnet, an deren Boden 4 zentrisch eine weiter, dem Zu- oder Abfluß von Druckmittel dienende Bohrung 5 mündet.
• In die Bohrung 3 ist eine Hülse 6 eingeschraubt, die eine von ihrer dem Boden 4 zugewandten Seite ausgehende Kolbenbohrung 7 besitzt. Die Kolbenbohrung 7 dient zur Führung eines Kolbens 8 und besitzt einen Boden 9, der als Widerlager für eine auf den Kolben 8 wirkende Rückstellfeder 10 dient. Der die Rückstellfeder 10 aufnehmende Raum 11 Ist über eine Bohrung 12 und einen darin eingesetzten Slntereinsatz 13 entlüftet.
• Zwischen Hülse 6 und Kolben 8 wirkt eine weiter unten näher beschriebene Wechselrasteinrich.tung 14.
• Ausgehend von dem als Steuerraum 15 bezeichneten, vom Boden 4 begrenzten Teil der Kolbenbohrung 7 ist im Kolben 8 eine Bohrung 16 angeordnet, in die-ausgehend von der Stirnfläche 17 des Kolbens 8- ein Einsatz 18 mit einer kleinen zentralen Bohrung 19 eingeschraubt ist.
• Der innere Rand der Bohrung 19 dient als Ventilsitz 20 mit einer dem Durchmesser der Bohrung 19 entsprechenden wirksamen Sltzfläche 21. Der Ventilsitz 20 wirkt mit einem in der Bohrung 16 beweglichen, von einer Feder 22 in Sitzrichtung belasteten Schließkörper 23 zusammen, welcher mit einem die Bohrung 19 durchdringenden Stößel 24 ausgerüstet ist. In einem gewissen Abstand von der Stirnfläche 17 ist die Bohrung 7 durch eine Lochscheibe 25 quergeteilt derart, daß der Stößel 24 mit einem ungelochten Bereich in Kontakt kommt. Die Bohrung 16 ist mit dem äußeren Mantel des Kolbens 8 durch Querbohrungen 26 verbunden. Vorzugsweise ist der Kolben 8 außen in diesem Bereich mit einer Ringnut 27 versehen.
• Eine weitere Querbohrung 28 in der Hülse 6 mündet -ausgehend von der Ringnut 27- In einer Ringnut 29 In der Hülse 6. Im Gehäuse 1 mündet in diesem Bereich eine weiterführende Leitung 30, die zu einem federbelasteten Zylinder 31 mit einem Plungerkolben 32 fUhrt.
• An die Bohrung 5 ist eine Leitung 33 angeschlossen, die zu einem 3/3-Wege-Ventil 34 mit Anschlüssen P, T und A sowie drei Schaltstellungen 0, a und b führt.
• In der Schaltstellung "0" sind die Anschlüsse P und T verbunden, in der Schaltstellung a ist P mit A verbunden, während in der Schaltstellung b die Verbindung A-T besteht. Dichtungen 35 und 36 zwischen Kolben 8 und Hülse 6 dichten den Bereich der Ringnut 27 und der Wechselrasteinrichtung 14 ab. Der Bereich der Ringnut 29 ist durch Dichtungen 37 und 38 abgedichtet.
• Die Wechselrasteinrichtung 14 besteht aus einem Nutensystem in der Mantelfläche des Kolbens 8 sowie einem in das Nutensystem eingreifenden Führungskörper 39, der in einer Querbohrung 40 in der Hülse 6 gefesselt ist und in die Kolbenbohrung 7 hineinragt. Ein Teil des Nutensystems ist in abgewickelter Form in einem vergrößernden Maßstab in Figur 2 dargestellt.
• Die erste Raststellung sei mit 41 bezeichnet. Durch eine gestrichelte Linie ist angedeutet, daß bei einer Druckbeaufschlagung des Kolbens 8 in Richtung des Pfeiles 42 eine Raltivbewegung zwischen Kolben 8 und Führungskörper 39 derart stattfindet, daß dieser sich auf dem durch eine gestrichelte Linie 43 zunächst bis zum Umkehrpunkt 44 bewegt und bei Druckentlastung bei einer Kolbenbewegung in Richtung des Pfeiles 45 vom Umkehrpunkt zur zweiten Raststellung 46 gelangt.
• Bei erneuter Druckbeaufschlagung entsprechend Pfeil 42 erreicht der Führungskörper 40 den Umkehrpunkt 47 und bei Druckentlastung im Sinne des Pfeils 45 wieder eine erste Raststellung 41. Es ist klar, daß das Nutensystem in sich geschlossen sein muß.
• * angedeuteten eg Zu Erläuterung der Funktion sei von der in Figur 1 dargestellten Schaltstellung ausgegangen. Der Plungerkolben 32 ist ganz eingefahren. Der Kolben 8 hat seine unterste Stellung entsprechend der zweiten Raststellung 46 eingenommen. Der Stößel 24 ist in Kontakt mit einem ungelochten Bereich der Lochscheibe 25, so daß der Schließkörper 23 von seinem Ventilsitz 20 abgehoben ist.
• Wenn nun das 3/3-Wege-Ventil 34 in seine Schaltstellung a geschaltet wird, gelangt Druckmittel über die Verbindung P-A, die Leitung 33, den Steuerraum 15, die Bohrung 19, die Bohrung 16, die Querbohrung 26, die Ringnut 27, die Querbohrung 28,die Ringnut 29 und die Leitung 30 zum Zylinder 31 und bewirkt dort ein Ausfahren des Plungerkolbens 32. Gleichzeitig wirkt das Druckmittel auch auf die wirksame Stirnfläche,17 des Kolbens 8 und bewirkt,ausreichenden Druck vorausgesetzt, eine Verschiebung des Kolbens 8 gegen die Kraft der Rückstellfeder 10. Der Führungskörper 39 gleitet dabei in dem Nutensystem von der zweiten Raststellung 46 zum Umkehrpunkt 4. Der Kolben 8 führt dabei neben einer Längsbewegung durch eine Drehbewegung aus. Infolge der Längsbewegung nähert sich der Ventilsitz 20 dem Schließkörper 23.
• Es kommt jedoch vorerst nicht zum Schließen, da der Druck des Druckmittels den Schließkörper 23 immer abzuheben trachtet. Erst wenn das 3/3-Wege-Ventil 34 wieder in seine Schaltstellung "0 geschaltet wird, schließt der Schließkörper durch Aufsetzen auf dem Ventilsitz 20.
• Der Kolben 8 wird durch die RUckstellfeder 10 abwärts bewegt, wobei das Nutensystem am Führungskörper 39 vorbeigleitet,bis dieser in der ersten Raststellung 41 den Hub begrenzt. Durch den Schließkörper 23 und die Dichtungen 35, 36, 37 und 38 ist der Zylinder 31 dicht abgeschlossen, so daß er für längere Zeit in seiner Stellung verharren kann.
• Zum Ablassen des Druckmittels muß zunächst wieder ein Druckimpuls durch Schalten in die Schaltstellung "a" gegeben werden. Der Kolben 8 wird wieder angehoben, bis der Umkehrpunkt 44 sich am Führungskörper 39 befindet. Sodann wird das 3/3-Wege-Ventil 34 wieder in die Schaltstellung 0 oder die Schaltstellung "b" geschaltet. Die Rückstellfeder 10 drUckt den Kolben 8 nach unten. Zwischen der ersten und der zweiten Raststellung kommt der Stößel 24 in Kontakt mit der Lochscheibe 25. Die Rückstellfeder 10 muß selbstverständlich so groß sein, daß sie in der Lage ist, den Ventilsitz 20 entgegen dem in der Bohrung 16 herrschenden Druck vom Schließkörper 23 abzuheben. Nach dem Abheben bewegt sich der Kolben 8 solange weiter, bis der Führungskörper 39 bei der zweiten Raststellung 46 den Hub begrenzt. Der Schließkörper 23 bleibt abgehoben, so daß der Plungerkolben 32 in den Zylinder 31 einfahren kann und Druckmittel auf dem schon beschriebenen Strömungsweg -allerdings in umgekehrter Richtung zum Ablauf-verdrängen kann. Es ist klar, daß der Kolben 8 jeweils durch die Folge "Druck.impuls-Druckabfall" von einer in die andere Schaltstellung schaltbar ist.
• In Figur 3 ist an sich der gleiche Schnitt wie in Figur 1 dargestellt. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Kolbenbohrung 7' gestuft ausgeführt ist und der Kolben 8' dementsprechend mit einer Stufe 48 versehen ist. Die Tiefe der Stufe 48 entspricht der Tiefe der Ringnut 27'. Da die Ringnut 27' permanent über die Querbohrung 28, die Ringnut 29 und die Leitung 30 mit dem Zylinder 31 verbunden ist, wirkt auf der Stufe 48 im wesentlichen immer der gleiche Druck wie im Zylinder 31. Da die so auf der Stufe 48 entstehende Druckkraft in der gleichen Richtung wirkt wie die Rückstellfeder 10, kann diese entsDrechend kleiner ausgeführt werden, da sie nun nur noch die der Flächendifferenz von der Sitzfläche 21 und der Stufe 48 entsprechende Kraft überwinden muß.
• Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
• So könnte als Schließkörper auch eine Kugel dienen, wobei der Stößel dann gehäusefest sein sollte. Der Zu- und Ablauf von Druckmittel könnte auch über eine Ringnut anstelle der zentrischen Einmündung erfolgen, und Wechselrasteinrichtungen sind orinzipiell von Kugelschreibern oder manuell betätigten Ventilen (DE-AS 1140038) bekannt.
• Dabei ist es für den Fachmann selbstverständlich klar, daß die zweite Raststellung ebenso wie die Umkehrnunkte durch stirnseitiges Anschlagen des Kolbens am umgebenden Gehäuse bzw. an gehäusefesten Einbauten verwirklicht werden können. Insofern ist die dargestellte 'lechselrasteinrichtung nur als eine von mehreren öglichkeiten zu sehen.

Claims (8)

1. Bezeichnung: Durch hydraulische Druckimpulse steuerbares Auf-Zu-Ventil in Sitzventil bauweise.

   Patentansprüche: Durch Durch hydraulische Druckimpulse steuerbares Auf-Zu-Ventil in Sitzventilbauweise, zum Öffnen oder Schließen eines Strömungsweges mit a) einem von einem Steuerdruck entgegen einer RUckstellkraft auf einer Wirkfläche beaufschlagbaren Kolben, b) der in der durch die Rückstellkraft bewirkten Bewegungsrichtung durch eine Wechselrasteinrichtung in einer ersten und in einer zweiten, von der ersten axial entfernten Raststellung rastbar ist, c) wobei ein Sitzkörper mit einer wirksamen Sitzfläche vorgesehen ist, der in einer ersten Schaltstellung dicht auf einem zugehörigen Ventilsitz aufsitzt und in einer zweiten Schaltstellung von dem Ventilsitz abgehoben ist, d) wobei als Steuerdruck der in Uffnungsrichtung auf den Schließkörper wirkende Druck dient, dadurch gekennzeichnet, daß e) der Strömungsweg durch den Kolben (8,8')verläuft, f) im Kolben(8'8')der Ventilsitz (20) angeordnet ist, g) eine gehäusefeste Hubbegrenzung (Lochscheibe 25) vorgesehen ist, die den Hub des Schl1eßkörpers (23) relativ zum Gehäuse (1, Hülse 6,6')begrenzt, bevor der Kolben(8,8')seine zweite Raststellung (46) erreicht, h) die Rückstellkraft auf den Kolben(8,8')größer ist als die maximal auf den Schließkörper (23) lastende Schließkraft ist, und j) die Wirkfläche (Stirnfläche 17) des Kolbens(8,8') größer ist als die wirksame Sitzfläche (21).
2. 2. Auf-Zu-Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß a) der Kolben(8,8')einen inneren, zwei verschiedene Durchmesser aufweisenden, durch einen als Ventilsitz (20) dienenden Absatz geteilten Hohlraum (Bohrungen 16 und 19) besitzt, wobei b) sich der Schließkörper (23) im wesentlichen in dem Teil (Bohrung 16)größeren Durchmessers befindet und c) die Hubbegrenzung (Lochscheibe 25) über einen den Kolben(8,8')bis zu einer seiner Stirnflächen (17) durchdringenden und diese überragenden Stößel (24) oder dergleichen bewirkt wird, wobei weiterhin d) der Teil (Bohrungl6) größeren Durchmessers über mindestens eine Querbohrung (26) mit einer weiterführenden Leitung und e) der Teil (Bohrung 19) kleineren Durchmessers mit der Zu- bzw. Ableitung in Verbindung stehen.
3. 3. Auf-Zu-Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß a) der Teil (Bohrung 19) kleineren Durchmessers sich bis zur vom Steuerdruck beaufschlagten als Wirkfläche dienende Stirnfläche (17) des Kolbens (8,8') erstreckt und Zu- bzw. Ablauf von Druckmittel in den den Kolben (8,8') stirnseitig begrenzenden Steuerraum (15) erfolgen.
4. 4. Auf-Zu-Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörner (23) mit einem Stößel (24) fest verbunden ist, der den Teil (Bohrung 19) kleineren Durchmessers durchdringt und mit einer als Hubbegrenzung dienenden, den Steuerraum (15) querteilenden, fest mit dem Gehäuse (Hülse 6,6') verbundenen Lochscheibe (25) an einer ungelochten Stelle in Kontakt kommt.
5. 5. Auf-Zu-Ventil nach Anspruch 2 oder einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrung (26) in einer Ringnut (27) im Kolben (8,8') und/oder im umgebenden Gehäuse mündet.
6. 6. Auf-Zu-Ventil nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückstellkraft eine Rückstellfeder (10-) dient, deren Federraum (11) entlüftet ist.
7. 7. Auf-Zu-Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Rückstellfeder (10) eine hydraulische Rückstellkraft wirkt, die dadurch entsteht, daß der Kolben (8') gestuft ist und der auf der Stufe(48) wirkende Druck in der gleichen Richtung wie die Rückstellfeder (10) angreift.
8. 8. Auf-Zu-Ventil nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Kolbens (8,8') eine als Einschraubpatrone dienende Hülse (6,6') ist.