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Wegeventil für hydraulische Anlagen
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Wegeventil für
hydraulische Anlagen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein solches
Wegeventil aus der DE-AS 2004026 bekannt, dessen Steuerschieber durch Rastmittel
außer in zwei Arbeitsstellungen auch in einer Freigangstellung arretierbar ist.
Um hier ein ungewolltes Entrasten in Freigangstellung des Wegeventils zu vermeiden,
wenn ein nachgeschaltetes, parallel liegendes zweites Wegeventil betätigt wird,
weist das erste Wegeventil Sperrmittel auf. Diese Sperrmittel verhindern bei einem
Druckaufbau im Zulauf, daß ein Steuerölstrom über ein Druckventil zu den Rastmitteln
strömen kann und die Rastung auslöst.
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Nachteilig bei dieser Lösung ist nun, daß die Sperrmittel unmittelbar
als Runde an dem Steuerschieber ausgebildet sind und räumlich getrennt von den Rastmitteln
liegen.
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Das Wegeventil baut daher relativ aufwendig und groß. Da ferner der
Entrastdruck in å jedem Wegeventil direkt abgegriffen wird und ein gesondertes 3/2-Druckventil
vorliegt, können keine einheitlich bauenden Wegeventile verwendet werden. Durch
die räumliche Trennung von Sperrmittel und Rastmittel sind lange, teuere Bohrungen
für das Steuerdruckmittel notwendig.
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Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Wegeventil mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es unter Erfüllung
der Forderung nach Vermeidung einer ungewollten Entrastung in Freigangstellung bei
Parallelbetrieb mehrererWegeventile eine einfache und kompakte Bauweise erlaubt.
Durch die räumliche Zusammenfassung von Sperrmitteln und Rastmitteln kann als Wegeventil
die standardmäßige Bauart verwendet werden. Der Entrastdruck kann nun für mehrere
Wegeventile von einem einzigen Druckventil, z. B. in der Anschlußplatte, abgegriffen
werden. Die Kanäle für den Steuerölstrom zu den Rastmitteln gestalten sich nunmehr
einfacher und kürzer.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Wegeventils
möglich. Eine besonders platzsparende Bauart ergibt sich. bei einer Ausführungsform
gemäß Anspruch 2. Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus
den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie. der Zeichnung.
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Zeichnung Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur
1 einen Längsschnitt durch ein erstes Wegeventil mit in Neutralstellung befindlichem
Steuerschieber, Figur 2 einen Teilschnitt durch das Wegeventil nach Figur 1 mit
in Freigangstellung befindlichem Steuerschieber, Figur 3 einen Längsschnitt durch
einen Teil eines zweiten Wegeventils und Figur 4 einen Querschnitt gemäß Linie I-I
in Figur 3.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele Die Figur 1 zeigt ein Wegeventil
10, das aus einem standardmäßigen 4-Wege-/4-Stellungsventil 11 und einer an
letzterem
angeflanschten Rasteinrichtung 12 besteht. Das 4/4-Ventil 11 ist als sogenanntes-Blockventil
ausgebildet, das in einem Ventilgehäuse 13 in einer Schieberbohrung 14 einen Längsschieber
15 aufnimmt. In der Schieberbohrung 14 sind durch ringförmige Erweiterungen zwei
Umlaufkammern 16, 17, eine erste Rücklaufkammer 18, eine erste Verbraucherkammer
19, eine Zulaufkammer 21, eine zweite Verbraucherkammer 22 sowie eine zweite Rücklaufkammer
23 angeordnet.
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Die Zulaufkammer 21 ist über ein Rückschlagventil 24 mit einer Zulaufbohrung
25 verbindbar, die ebenso wie die Umlaufkammer 17 über parallele Zulaufkanäle 26,
27 mit einer Pumpe 28 in Verbindung steht. Die Rücklaufkammern 18 und 23 sind über
parallele Rücklaufkanäle 29, 31 mit einem Tank 32 verbunden. Die Kanäle 26, 27,
29, 31 sind.
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in an sich bekannter Weise in einer Anschlußplatte 33 angeordnets
die an dem Wegeventil 10 angeflanscht und in Figur 1 in vereinfachter Weise dargestellt
ist.
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Die Rasteinrichtung 12 ist am 4/4-Ventil 11 auf der der Bedienseite
gegenüberliegenden Stirnseite 34 angeflanscht.
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Die Rasteinrichtung 12 hat ein Rastgehäuse 35, dessen Längsbohrung
36 koaxial zur Schieberbohrung 14 verläuft.
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Die Längsbohrung 36 durchdringt eine. ringförmige Steuerkammer 37,
die über eine Radialbohrung 38 und einen Querkanal 39 mit einem Steuerkanal 41 im
Ventilgehäuse 13 in Verbindung steht. In der Längsbohrung 36 ist ein Schieberfortsatz
42 dicht undgleitend geführt. An seinem dem Ventil 11 zugewandten Ende ist der Schieberfortsatz
42 über eine mechanische Kupplung 43 mit dem Steuerschieber 15 fest verbunden. An
dem aus dem Rastgehäuse 35 ragenden Ende des Schieberfortsatzes 42 greift eine doppelt
wirkende Rückholeinrichtung 44 für den Steuerschieber 15 an. Die Längsbohrung 36
weist im Bereich zwischen der Steuerkammer 37 und der Stirnseite 34 eine ringförmige
Erweiterung 45 auf, in der ein Ringkolben 46 dicht und gleitend geführt ist. Der
Ringkolben 46 wird auf seiner einen Seite von einer Rastfeder 47 belastet, während
er auf seiner gegenüberliegenden Seite zusammen mit dem Schierfortsatz 42 einen
Druckraum 48 in der Erweiterung 4'J
begrenzt. In dem Druckraum 48
sind kranzförmig Rastkugeln 49 angeordnet, die mit einer ersten (51), einer zweiten
(52) sowie einer dritten Rastrille 53 zusammenarbeiten. Die erste (51) und zweite
Rastrille (52) sind den Arbeitsstellungen II und I des Steuerschiebers 15 zugeordnet,
während die dritte Rastrille 53 zur Freigangstellung F gehört. Ferner ist am Schieberfortsatz
42 eine Längsnut 50 ausgebildet, welche die erste (51) und dritte Rastrille (53)
schneidet und in der zweiten Rastrille (52) endet. Der Steuerkanal 41 steht einerseits
mit der Ablaufseite eines in der Anschlußplatte 33 angeordneten Druckventils 54
und andererseits über eine Drosselstelle 55 mit dem Rücklaufkanal 31 in Verbindung.
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Die Wirkungsweise des Wegeventils wird wie folgt erläutert, wobei
auf die Funktion des 4/4-Ventils 11 nur. so weit eingegangen wird, als für das Verständnis
der Funktion der Rasteinrichtung 12 notwendig ist.
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In der in Figur 1 dargestellten Neutralstellung ist der Steuerschieber
15 über den Schieberfortsatz 42 und die Feder in der Rückholeinrichtung 44 zentriert.
Das in der Anschlußplatte 33 liegende Druckventil 54 ist geschlossen, da der an
diesem Druckventil eingestellte Druckwert wesentlich höher liegt, als der in den
Umlaufkammern 16, 17 herrschende Neutralumlaufdruck.
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Der Druckraum 48 in der Rasteinrichtung 12 ist somit über die Längsnut
50, die Steuerkammer 37, die Bohrungen 38, 39 und den Steuerkanal 41 mit der Drosselstelle
55 zum Tank 32 entlastet.
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Wird der Steuerschieber 15 nach rechts in seine Arbeitsstellung I
ausgelenkt, so wird der von der Pumpe 28 geförderte und über die Umlaufkammern 16,
17 und eine nicht näher gezeichnete Endplatte zu den Rücklaufkanälen 29, 31 fließende
Druckmittelstrom abgesperrt, wodurch Druckmittel von der Pumpe 28 über den Zulaufkanal
26, das Rückschlagventil 24, die Zulaufkammer 21 zur zweiten Verbraucherkammer 22
und weiter zu
einem nicht näher dargestellten Arbeitszylinder strömt.
Ist die Kolbenstange dieses Arbeitszylinders ausgefahren und stößt an einen Anschlag,
so steigt der Druck im Zulaufkanal 26. Überschreitet dieser Druck den am Druckventil
54 eingestellten Wert, so strömt ein Steuerölstrom zum Steuerkanal 41 und weiter
über die Bohrungen 39, 38, die Steuerkammer 37, die Längsnut 50 in den Druckraum
48. Dort wirkt der Druck gegen die Kraft der Feder 4 auf den Ringkolben 46 und schiebt
ihn nach links, wobei diein die zweite Rastrille 52 eingreifenden Rastkugeln 48
radial nach außen wandern. Die in der Rückholeinrichtung 44 wirksame Feder führt
die Schieberverlängerung 42 und den mit ihr mechanisch gekoppelten Steuerschieber
15 zurück in seine Neutralstellung. In entsprechender Weise kann der Steuerschieber
15 in seiner Arbeitsstellung II mechanisch gerastet werden, wobei die Rastkugeln
48 in die erste Rastrille 51 gedrückt werden und den Steuerschieber 15 gegen die
Kraft der vorgespannten Feder der Rückholeinrichtung 44 in seiner Arbeitsstellung
halten. Auch hier spricht bei Erreichen des Entrastdruckes das Druckventil 54 an,
worauf ein Steuerölstrom in entsprechender Weise wiederum über die Längsnut so in
den Druckraum 48 gelangt und die mechanische Rastung außer Kraft setzt.
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Wie in den Arbeitsstellungen I und II kann der Steuerschieber 15 auch
in einer Freigangstellung gerastet werden, wobei die Rastkugeln 48 vom Ringkolben
46 in die dritte Rastrille 53 gedrückt werden und den Steuerschieber 15 gegen die
Kraft der vorgespannten Feder in der Rückholeinrichtung 44 in seiner Stellung halten.
Diese Freigangstellung des Steuerschiebers 15 ist in Figur 2 näher dargestellt.
In dieser Freigangstellung darf nun keine hydraulische Entrastung auStreten. Dies
wird dadurch errecht, daß- die Steuerkante 56 der Längsnut 50 im Abstand von der
Steuerkammer 37 zu liegen kommt, so daß die Verbindung von letzterer (37) zum Druckraum
48 in dieser Stellung gesperrt ist. Zudem ist die Längsnut So so lang ausgeerildet,
daß sie
in Freigangstellung den Druckraum 48 mit dem die Rastfeder
47 aufnehmenden Raum verbindet, so daß der druckausgeglichene Ringkolben 46 auch
nicht durch aus der Steuerkammer 37 entweichendes Lecköl entlastet werden kann.
Die Entrastung des Steuerschiebers 15 kann somit in Freigangstellung nur wiederum
mechanisch über den Steuerschieber. selbst eingeleitet werden. Es können daher zusätzliche,
zum Wegeventil 10 parallel geschaltete, nicht näher bezeichnete Wegeventile hydraulisch
entrastet werden, ohne daß der über das Druckventil 54 fließende Steuerölstrom die
Rastung im Wegeventil 10 in Stellung Freigang aufheben kann.
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Bei vorliegendem Wegeventil 10 bilden somit die Längsnut 50 in Verbindung
mit dem Schieberfortsatz Sperrmittel 57, welche in Freigangstellung des Steuerschiebers
15 einen Steuerölstrom in den Druckraum 48 verhindern. Durch die Ausbildung dieser
Sperrmittel 57 am Schieberfortsatz 42 unmittelbar in der Nähe der Rastmittel 46,
47, 49, 51 kommt das Wegeventil 10 mit geringem Raumbedarf aus. Die Kanäle und Bohrungen
zum Leiten des Steuerölstromes in die Rasteinrichtung 12 bauen kurz und einfach.
Der Entrastdruck braucht nicht mehr im jeweiligen Wegeventil direkt abgegriffen
zu werden, sondern kann über ein'einziges Druckventil in einer Anschlußplatte und
über einen alle Wegeventile 10 durchdringenden Steuerkanal 41 jedem untereinander
parallel geschalteten Wegeventil 10 eines Blocks zugeleitet werden.
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Bisherige kurzbauende Formen des Längsschiebers 15 können weiterhin
verwendet werden, wodurch auch das Wegeventil selbst einheitlich gestaltet werden
kann. Die Rasteinrichtung 12 selbst ist leicht anbaubar. Das Druckventil 54 läßt
sich in der Anschlußplatte 33 leicht zugänglich anordnen, so daß der Entrastdruck
von außen ohne Demontage eingestellt werden kann.
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Die Figur 3 zeigt einen Teil eines zweiten Wegeventils 60 im Längsschnitt,
das sich von demjenigen nach Figur 1 vor allem durch eine im Ventilgehäuse 61 integrierte
Rasteinrichtung 62 mit einem radial zur Schieberbohrung 14 angeordneten Rastbolzen
64 unterscheidet. Im übrigen werden gleiche Teile wie in Figur 1 mit gleichen Bezugszeichen
bezeichnet. In der Schieberbohrung 14 ist wiederum ein Schieberfortsatz 65 dicht
und gleitend geführt, der über eine Kupplung 43 am Längsschieber 15 angelenkt ist.
Am Schieberfortsatz 65 sind entsprechend den Arbeitsstellungen II und I sowie der
Freigangstellung eine erste (66), zweite (67) und dritte Rastausnehmung 68 angeordnet.
Während die Rastausnehmungen 66, 67, 68 in einer vertikalen Ebene, also der sogenannten
Zeichenebene liegen, sind hierzu jeweils um 900 versetzt zwei Längsnuten 69 am Schieberfortsatz
65 ausgebildet, welche durch eine Bohrung 71 miteinander Verbindung haben.
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Die Längsnuten 69 bilden eine Steuerkante 72, die mit einer gehäusefesten
Steuerkante 73 eines Steuerkanals 74 im Ventilgehäuse 61 zusammenarbeitet. Diese
beiden Steuerkanten 72, 73 sind so aufeinander abgestimmt, daß sie in Stellung Freigang
des Längsschiebers 15. eine positive Überdeckung ergeben. In Höhe der Längsnuten
69 ist im Ventilgehäuse 61 ein durchgehender Querkanal 75 angeordnet, der mit dem
Druckventil 54 in der Anschlußplatte 33 in Verbindung steht. Der Rastbolzen 64 ist
in einer abgesetzten Radialbohrung 76 dicht und gleitend geführt und begrenzt infolge
seiner gestuften Bauweise einen ringförmigen Druckraum 77 der mit- dem Steuerkanal
74 verbunden ist. Der Rastbolzen 64 wird von einer Rastfeder'78, die sich an einer
Verstellschraube 79 abstützt, gegen den Schieberfortsatz 65 gedrückt. Im Rastbolzen
64 ist eine Drosselstelle 81 angeordnet, welche einen die Rastfeder 78 aufnehmenden
Raum 82 mit dem zum Schieberfortsatz 65 hin gelegenen Raum 83 verbindet,
Die
Wirkungsweise des Wegeventils 6o entspricht im wesentlichen derjenigen des Wegeventils
10 nach Figur 1. Der Längsschieber 15 zusammen mit dem Schieberfortsatz 65 wird
mechanisch mit Hilfe des Rastbolzens 64 gerastet. In den Arbeitsstellungen II und
I des Längsschiebers 15,-wenn also der Rastbolzen 64 in die erste (66) bzw. zweite
Rastausnehmung (67) greift, kann über das Druckventil 54 in der Anschlußplatte 33
kommender Steuerölstrom über den Querkanal 75, die Bohrung 71 im Schieberfortsatz
65, die Längs nut 69 und den Steuerkanal 74 in den Druckraum 77 strömen und den
Rastbolzen 64 gegen die Kraft der Rastfeder 78 anheben. Mit Hilfe der Drosselstelle
67 im-Rastbolzen 64 wird dieser Entrastungsvorgang gedämpft. Bei angehobenem Rastbolzen
6'4 wird der. Längsschieber 15 durch die Kraft der Feder in der Rückholeinrichtung
44 in seine Neutralstellung zurückgestellt. Befindet sich der Längsschieber 15 des
Wegeventils 60 in seiner Freigangstellung, so liegt die Steuerkante 72 im Abstand
von der gehäusefesten Steuerkante 73, wodurch die Verbindung für den Steuerstrom
von den Längsnuten 69 in den Steuerkanal 74 gesperrt ist.
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Der Längsschieber 15 kann somit in Freigangstellung nicht hydraulisch
entrastet werden.
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Neben dem Vorteil einer kompakten Bauweise durch die Lage der Sperrmittel
72, 73 am Schieberfortsatz 65 zeichnet sich vorliegende Rasteinrichtung 62 auch
durch eine geringe Hysterese aus. Sp sind am Rastbolzen 64 selbst keine Dichtelemente
notwendig, wobei er im wesentlichen druckausgeglichen ist. Die Bewegungen des Rastbolzens
64 lassen sich mit Hilfe der Drosselstelle 81 leicht dämpfen.
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Selbstverständlich sind Änderungen möglich, ohne vom Gedanken der
Erfindung abzuweichen. So kann der Längsschieber auch mit dem Schieberfortsatz bei
Bedarf einteilig ausgebildet werden. Auch wäre es möglich, in Figur 3 die Steuerung
so zu ändern, daß bei in Freigangstellung befindlichem Längsschieber 15 der Steuerdruck
zum Festhalten des Rastbolzens 64 verwendet wird. Als mechanische Rastmittel
sind
auch andere als die gezeigten Bauarten einsetzbar.
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Ferner ist die Erfindung nicht auf Wegeventile mit 4 Stellungen begrenzt
sondern auch bei Wegeventilen mit 3 St eilungen anwendbar. Soll die hydraulische
Entrastung z.B. in Arbeitsstellung II unterbunden werden, so muß lediglich die Längsnut
50 bzw. 69 entsprechend kürzer ausgebildet werden.
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Natürlich ist es auch möglich, die hydraulische Entrastung bei Bedarf
auch in Freigangstellung F und in Arbeitstellung II zu unterbinden.