DE3526581A1 - Wechselventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wechselventil für Hydrau­ liksysteme, insbesondere hydraulisches "Oder"-Glied mit einem mindestens drei Anschlüsse aufweisenden Gehäuse mit axialer und radialer Innenbohrung und ei­ nem darin verschieblich angeordneten Ventilkolben, der je nach Stellung einen der axial zueinander angeordne­ ten Anschlüsse verschließend ausgebildet ist.

Als hydraulisches "Oder"-Glied wirken derartige Wechselventile, wobei sie zum Abgreifen von Drücken bei wechselnden Druckseiten oder sich häufig wechseln­ den Fließrichtungen eingesetzt werden. Im eigentlichen Sinn handelt es sich bei derartigen Wechselventilen um ein Rückschlagventil mit zwei Ventilsitzen und drei An­ schlüssen, wobei innen ein Ventilkolben fliegend zwi­ schen den zwei Ventilsitzen angeordnet ist Die bekann­ ten Wechselventile, die wie erläutert als Sitzventile aus­ geführt sind, sind in der Konstruktion sehr aufwendig, wobei darüber hinaus durch die häufigen Richtungs­ wechsel Abdichtungsprobleme an den Ventilsitzen ent­ stehen können. Um den Ventilkolben im Gehäuse ent­ sprechend unterzubringen, ist eine Vielzahl von Einzel­ teilen notwendig, die die Montage und ggf. auch De­ montage erheblich erschweren. Problem bei der auf­ wendigen Montage ist darüber hinaus, daß eine große Sorgfalt benötigt wird, um die Funktionstüchtigkeit de Wechselventils sicherzustellen. Darüber hinaus müssen die Ventilsitze und die kegelförmigen Enden des Ventil­ kolbens entsprechend genau bearbeitet werden, um ei­ nen möglichst dichten Sitz des Ventilkolbens in der je­ weiligen Stellung zu gewährleisten. All dies stellt eine erhebliche Kostenbelastung bei der Herstellung und bei der Montage derartiger Wechselventile dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schnellschaltendes, im Aufbau einfaches Wechselventil zu schaffen.

Die Aufgabe wird erflndungsgemäß dadurch gelöst daß der in der axialen lnnenbohrung begrenzt ver­ schieblich angeordnete Ventilkolben innen im Bereich der Kolbenmitte endende, gegeneinander dichte Sack­ bohrungen mit die Verbindung zur radialen lnnenboh­ rung bewirkenden Radialbohrungen aufweist und daß dem Ventilkolben beidseitig der radialen lnrienbohrung sitzende Kolben-O-Ring-Dichtungen zugeordnet sind.

Ein derartiges Wechselventil ist erstmals ohne die aufwendigen Ventilsitze herstell- und verwendbar. Die Verwendung der Kolben-O-Ring-Dichtung erleichtert den Aufbau und sichert die Wirkungsweise eines derar­ tigen Wechselventils. Die Abdichtung ist als solche an den Rand des Ventilkolbens gelegt wo sie einfach zu bewerkstelligen ist und den Betrieb und die Wirkungs­ weise des Wechselventils nicht behindern kann. Vorteil­ haft ist darüber hinaus, daß so ein in die jeweils gesperr­ te Richtung dichtes Wechselventil geschaffen ist. Zwar ist der Ventilkolben im Aufbau etwas komplizierter als die bisher bekannten Ventilkolben insofern, als eine Sackbohrung und rechtwinklig dazu angeordnete Ra­ dialbohrungen notwendig sind, doch kann auf diese Art und Weise vorteilhaft ein gleichmäßiger und großer Durchfluß des jeweiligen Mediums gesichert werden.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist die axiale lnnenbohrung im Gehäuse als durchgehen­ de Gewindebohrung ausgebildet und sind die zugeord­ neten Anschlüsse als drehbare Steckanschlüsse mit Au­ ßengewinde ausgebildet. Diese Ausbildung erleichtert die Montage des Wechselventils insofern, als der Ventil­ kolben nunmehr einfach und ohne großen Aufwand zu­ sammen mit den drehbaren Steckanschlüssen einge­ bracht werden kann. Durch die Verwendung der Innen­ bohrung und andererseits der drehbaren Steckanschlüs­ se, die vorteilhaft in Serie herstellbar sind, ist ein immer genauer Sitz des Ventilkolbens gesichert und damit eine vollständige identische Wirkungsweise auch in großen Serien hergestellter Wechselventile. Dabei können für beide Seiten die gleichen Steckanschlüsse verwendet werden, so daß die Lagerhaltung von Ersatzteilen we­ sentlich reduziert wird. Vorteilhaft ist dabei aber insbe­ sondere der immer gleiche und sichere Sitz des Ventil­ kolbens.

Das Medium wird in vorteilhafter Weise innerhalb des Wechselventils geführt indem die radiale lnnenboh. rung bis in die als Gewindebohrung ausgebildete axiale Innenbohrung hineinreichend ausgebildet ist. Dabei sind die drehbaren Steckanschlüsse jeweils so angeord­ net und ausgebildet daß zwischen ihren Enden ein Ab­ stand verbleibt so daß das Druckmedium aus den Ra­ dialbohrungen des Ventilkolbens gleich in die radiale lnnenbohrung eingeschleust wird. Es erfolgt somit le­ diglich die Umlenkung einmal um 90°, wobei weitere Hindernisse in Form von Einbauten des Wechselventils dem Druckmedium nicht entgegenstehen. Ein gleichför­ miger Druckmittelfluß ist somit gesichert.

Ein vorteilhaft sicherer Sitz des Ventilkolbens und eine vorteilhafte Montage ist gegeben, da nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung die Bohrung in den drehbaren Steckanschlüssen am dem Steckan. schluß gegenüberliegenden Ende eine dem Ventilkol­ ben angepaßte Erweiterungsbohrung und endseitig eine den O-Ring der Kolben-O-Ring-Dichtung aufnehmende Nut aufweist Der Ventilkolben überfährt somit inner­ halb des drehbaren Steckanschlusses die O-Ring-Dich­ tung, so daß die schon weiter oben erwähnte sichere Abdichtung gewährleistet ist. Darüber hinaus ist eine einfachere und übersichtlichere Anordnung des Ventil­ kolbens innerhalb des Wechselventils geschaffen, was letztlich sogar von außerhalb des Ventils überprüft wer­ den kann, da der Ventilkolben in den drehbaren Steck­ anschluß eingesetzt in das Gehäuse eingeschraubt wer­ den kann. Auch kann die notwendige Überprüfung auf diese Art und Weise wesentlich leichter vorgenommen werden, da der genaue Sitz des Ventils innerhalb der Steckanschlüsse außerhalb des Ventils vorab überprüft werden kann.

Ein genauer Sitz der beiden drehbaren Steckan­ schlüsse im Gehäuse, insbesondere zur Verhinderung eines zu weiten Einschraubens der Steckanschlüsse ist gegeben, indem erfindungsgemäß die drehbaren Steck­ anschlüsse eine Sicherungskante aufweisen, die einen der Bohrung im Steckanschluß entsprechenden Ab­ stand zwischen den dem Steckanschluß gegenüberlie­ genden Enden sichernd angeordnet sind. Damit können die jeweiligen Steckanschlüsse jeweils nur bis zum opti­ malen Sitz eingeschraubt werden, was gleichzeitig auch eine optimierte Montagesicherung und -überprüfung ergibt.

Zur Abdichtung der drehbaren Steckanschlüsse ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Sicherungskante ein mit einem ringförmigen Rücksprung im Gehäuse korrespondierender Nutring vorgelagert ist in dem ein entsprechend groß bemessener O-Ring angeordnet wird. Eine Verformung dieses dichtenden O-Rings ist durch die Sicherungskante nicht möglich, wodurch ein optimal sicherer Sitz einerseits und andererseits eine vorteilhafte Abdichtung vorteilhaft zwangsweise vorge­ geben sind.

Derartige Wechselventile werden insbesondere im untertägigen Bergbau wie erwähnt im Rahmen von dort gebräuchlichen Hydrauliksystemen eingesetzt. Dabei sind sie, zumal sie in der Regel außerhalb der hydrauli­ schen Arbeitsstempel angeordnet sind, erheblichen Be­ anspruchungen ausgesetzt. Diese können in vorteilhaf­ ter Form übernommen und ausgeglichen werden. Da nach einer weiteren Ausbildung das Gehäuse als die radiale lnnenbohrung mit Steckanschluß sowie die rechtwinklig dazu verlaufende axiale Innenbohrung mit Gewindebohrung aufnehmender Block ausgebildet ist. In diesem stabilen Block werden die notwendigen In­ nenbohrungen und der eine Steckanschluß eingebracht, während für die beiden anderen benötigten Steckan­ schlüsse die serienmäßig hergestellten drehbaren Steck­ anschlüsse vorbereitet verwendet werden können. Der Herstellungsaufwand derartiger Wechselventile wird damit wesentlich verringert.

Um das Einführen des Ventilkolbens in die drehbaren Steckanschlüsse zu erleichtern und andererseits eine frühzeitige Verletzung des dichtenden O-Rings zu ver­ hindern, ist gemäß der Erflndung vorgesehen, daß der Ventilkolben endseitig abgeschrägt ausgebildet ist. Die­ se den oberen Rand entschärfenden Schrägen verhin­ dern eine frühzeitige Verletzung des O-Ringes vorteil­ haft, ohne daß die übrige Wirkungsweise des Ventilkol­ bens ansonsten dadurch beeinträchtigt würde.

Zur Optimierung des Durchflusses des Druckme­ diums durch das Wechselventil ist vorgesehen, daß die Radialbohrungen im Ventilkolben insgesamt der Boh­ rung im drehbaren Steckanschluß entsprechend bemes­ sen sind. Damit ist ein Stau innerhalb des Wechselventils verhindert da das zufließende Druckmedium gleichför­ mig durch das lnnere des Wechselventils hindurchgelei­ tet und in die Abflußleitung übergeben wird.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß ein im Aufbau einfaches und gerade aufgrund der Ausbildung die Funktion begünstigendes Wechsel­ ventil geschaffen ist, das darüber hinaus einfach mon­ tiert und demontiert werden kann. Aufgrund seiner ein­ fachen und stabilen Ausführung ist es insbesondere für den Einsatz im untertägigen Bergbau geeignet, wo an derartige Funktionsteile erhebliche Anforderungen ge­ stellt werden. Darüber hinaus ist ein Wechselventil vor­ gegeben, das vorteilhaft in die jeweils nicht benötigte Richtung abdichtet und schnell und sicher aus der Ab­ dichtstellung in die Fließstellung gebracht werden kann. Unabhängig von der jeweiligen Stellung ist dabei die Dichtung immer gegeben, unabhängig davon, ob die jeweilige Endstellung erreicht ist oder eine der Zwi­ schenstellungen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsge­ genstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung der Zeichnung, in der ein bevorzugtes Aus­ führungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelhei­ ten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigt

Fig. 1 ein Wechselventil in Seitenansicht, teilweise im Schnitt.

Bei dem in Fig. 1 wiedergegebenen Wechselventil 1 handelt es sich um ein für den Einsatz im untertägigen Bergbau vorgesehenes Ventil, das entweder einen Druckmittelstrom in Richtung der ausgezogen gezeich­ neten Pfeile oder gestrichelt wiedergegebenen Pfeile ermöglicht.

Das Wechselventil 1 verfügt über ein stabiles Gehäu­ se 2 in Form des Blockes 3. ln diesem Block 3 ist ledig­ lich die radiale Innenbohrung 5 mit Anschluß 4 sowie die axiale Innenbohrung 8 für die Anschlüsse 6 und 7 einge­ bracht. Dabei sind alle Anschlüsse 4, 6, 7 als Steckan­ schluß 9 bzw. 10 ausgebildet. Die Steckanschlüsse 10, 10, sind allerdings drehbar ausgebildete Steckanschlüsse mit einem Außengewinde 11, das der als Gewindeboh­ rung 13 ausgebildeten axialen Innenbohrung 8 entspre­ chend bemessen ist.

Die einzelnen Steckanschlüsse 10 können über die Gewindeausbildung somit in das Gehäuse 2 einge­ schraubt werden. Zur Erleichterung des Einschraubens sind ihnen Drehköpfe 12 zugeordnet.

Innerhalb der beiden drehbaren Steckanschlüsse 10, 10′ ist ein Ventilkolben 15 beschränkt beweglich unter­ gebracht. Dieser Ventilkolben 15 verfügt über in der Kolbenmitte 14 nicht zusammenstoßende gegeneinan­ der gerichtete Sackbohrungen 16, 17. Im Bereich der Kolbenmitte 14 sind rechtwinklig zu den Sackbohrun­ gen 16, 17 eine ganze Anzahl von Radialbohrungen 18, 19 vorgesehen.

Die Radialbohrungen 18, 19 sind so bemessen bzw. in einer solchen Anzahl vorgesehen, daß sie etwa der Boh­ rung 24 innerhalb der Steckanschlüsse 10 entsprechen.

Nach außen hin ist der Ventilkolben 15 durch Kolben- O-Ring-Dichtungen 20 abgedichtet. Die den O-Ring 22 aufnehmende Nut 21 ist jeweils im Bereich des Endes 27 bzw. 28 des drehbaren Steckanschlusses 10 eingesto­ chen und so bemessen, daß ein entsprechender O-Ring 22 sicher und abdichtend darin untergebracht werden kann. Die Erläuterung zeigt, daß die Montage deshalb erleichtert ist, weil sowohl die Nut wie der O-Ring im Endbereich der drehbaren Steckanschlüsse 10 vorgese­ hen sind, also leicht erreichbar. Die Enden bzw. Endkan­ ten 23 sind abgeschrägt, um beim Einführen des Ventil­ kolbens 15 in die ihn aufnehmenden Erweiterungsboh­ rungen 25 innerhalb des Steckanschlusses 10 eine Ver­ letzung des O-Ringes 22 sicher zu verhindern.

Die Form und Bemessung der Erweiterungsbohrung 25 innerhalb des drehbaren Steckanschlusses 10, 10′ ist gleichzeitig die Wegbegrenzung für den hin- und her­ schiebbar angeordneten Ventilkolben 15. Dabei über­ fahren die im Bereich der Kolbenmitte angeordneten Radialbohrungen 18, 19 jeweils den dichtenden O-Ring 22 und ermöglichen so einmal den Durchfluß des Druck­ mediums aus Richtung Anschluß 6 oder aus Richtung Anschluß 7.

Fig. 1 verdeutlicht, daß die drehbaren Steckanschlüs­ se 10, 10′ jeweils nur so weit in das Gehäuse 2 einge­ schraubt sind, daß ein Spalt zwischen beiden Enden 27, 28 verbleibt. Dieser genaue Sitz, der gleichzeitig auch eine Kontrolle für den genauen Sitz des Ventilkolbens 15 darstellt, wird durch die Sicherungskante 26 bewerk­ stelligt, die ein weiteres Einschrauben des drehbaren Steckanschlusses 10, 10′ sicher unterbindet.

Gleichzeitig bildet die Sicherungskante 26 auch eine Sicherung für den eingebrachten zusätzlichen O-Ring 31 dar, der innerhalb des im Gehäuse 2 eingebrachten Rucksprunges 29 und des Nutringes 30 im drehbaren Steckanschluß 10 angeordnet ist. Ein unbeabsichtigtes Zusammenquetschen dieses O-Ringes 31 ist dabei wie aus der Fig. 1 ersichtlich durch die Sicherungskante 26 sicher verhindert.

Claims (9)

1. Wechselventil für Hydrauliksysteme, insbesonde­ re hydraulisches "Oder"-Glied mit einem minde­ stens drei Anschlüsse aufweisenden Gehäuse mit axialer und radialer lnnenbohrung und einem darin verschieblich angeordneten Ventilkolben, der je nach Stellung einen der axial zueinander angeord­ neten Anschlüsse verschließend ausgebildet ist da­ durch gekennzeichnet, daß der in der axialen In­ nenbohrung (8) begrenzt verschieblich angeordne­ te Ventilkolben (15) innen im Bereich der Kolben­ mitte (14) endende, gegeneinander dichte Sackboh­ rungen (16, 17) mit die Verbindung zur radialen Innenbohrung (5) bewirkenden Radialbohrungen (18, 19) aufweist und daß dem Ventilkolben beid­ seitig der radialen Innenbohrung sitzende Kolben- O-Ring-Dichtungen (20) zugeordnet sind.

2. Wechselventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die axiale Innenbohrung (8) im Ge­ häuse (2) als durchgehende Gewindebohrung (13) ausgebildet ist, und daß die zugeordneten An­ schlüsse (6, 7) als drehbare Steckanschlüsse (10) mit Außengewinde (11) ausgebildet sind.

3. Wechselventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Innenbohrung (5) bis in die als Gewindebohrung ausgebildete axiale Innenbohrung (8) hineinreichend ausgebildet ist.

4. Wechselventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (24) in den dreh­ baren Steckanschlüssen (10) am dem Steckanschluß gegenüberliegenden Ende (27, 28) eine dem Ventil­ kolben (15) angepaßte Erweiterungsbohrung (25) und endseitig eine den O-Ring (22) der Kolben-O- Ring-Dichtung (20) aufnehmende Nut (21) aufweist.

5. Wechselventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbaren Steckanschlüse (10) eine Sicherungskante (26) aufweisen, die einen der Bohrung (24) im Steckanschluß in etwa entspre­ chenden Abstand zwischen den dem Steckanschluß gegenüberliegenden Enden (27, 28) sichernd ange­ ordnet ist.

6. Wechselventil nach Anspruch 1 und 2 sowie An­ spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Siche­ rungskante (26) ein mit einem ringförmigen Rück­ sprung (29) im Gehäuse (2) korrespondierender Nutring (30) vorgelagert ist.

7. Wechselventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (2) als die radiale Innen­ bohrung (5) mit Steckanschluß (9) sowie die recht­ winklig dazu verlaufende axiale lnnenbohrung (8) mit Gewindebohrung (13) aufnehmender Block (3) ausgebildet ist.

8. Wechselventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ventilkolben (15) endseitig abge­ schrägt ausgebildet ist.

9. Wechselventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Radialbohrungen (18, 19) im Ven­ tilkolben (15) insgesamt der Bohrung (24) im dreh­ baren Steckanschluß (10) entsprechend bemessen sind.