DE3608757C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein ³/₂-Wegeventil mit Druckausgleich für Druckflüssigkeiten, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-PS 28 08 477 ist ein derartiges, gattungsgemäßes ³/₂-Wegeventil bekannt. Hierbei münden die im Gehäuse vorhandenen Anschlußbohrungen unmittelbar in Umlaufkanälen des Schieberkolbens, in denen Radialbohrungen aus der Längsbohrung des Schieberkolbens enden. Aufgrund dieser Führung des Druckmediums entstehen Strömungsverluste, die den Leistungsbereich des Ventils beschränken. Zudem wird der Ventildurchlaß auch dadurch begrenzt, daß der Durchmesser der Durchgangsbohrungen durch die Breite der Umfangsdichtungen begrenzt ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem eingangs beschriebenen ³/₂-Wegeventil, dieses derart zu verbessern, daß die Strömungsverluste innerhalb des Ventilkörpers verringert werden.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Gehäuse zweiteilig ist und aus einem äußeren Gehäusekörper und einer inneren, einteilgen Gehäusehülse besteht, in der der Schieberkolben geführt ist, daß die Anschlüsse für den Verbraucher, die Hochdruckleitung und die Ablaufleitung aus Anschlußbohrungen im äußeren Gehäusekörper bestehen, die jeweils in einem Ringkanal in der Gehäusehülse enden, daß im Boden der Ringkanäle jeweils ein Auslaß aus schlitzförmigen, in einer Ebene auf einem Kreisbogen von ca. 360° liegenden Durchtrittsöffnungen ausgebildet ist, und daß der erste und zweite Durchlaß für den Verbraucheranschluß aus jeweils einem Auslaß aus den Durchtrittsöffnungen in dem zugehörigen Ringkanal besteht.

Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung verteilt sich ausgehend von der Gehäusehülse die über die Durchgangsbohrungen zu- bzw. abgeführte Druckflüssigkeit über den gesamten Umfang des Schieberkolbens, wodurch eine gleichmäßige Verteilung und damit eine Reduzierung der Strömungsverluste erreicht wird. Weiterhin wird durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der überraschende Effekt erreicht, daß die am Umfang des Schieberkolbens angeordneten Dichtungsringe nun nicht mehr wie beim Stand der Technik über die Austrittsöffnungen der An­ schlußbohrungen partiell von Druck beaufschlagt werden, sondern nunmehr eine gleichmäßige Umfangsbelastung der Dichtungsringe auftritt, so daß eine gleichmäßigere Lastverteilung bei einem in der Breite reduzierten Bereich der Dichtungsringe gegeben ist. Da die Schlitz­ breite der Durchgangsöffnungen geringer sein kann als der Durchmesser der Durchgangsbohrungen beim Stand der Technik, wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ein verkürzter Verschiebeweg möglich, der zu kürzeren Schaltwegen führt, die wiederum einen geringeren Ver­ schleiß mit sich bringen. Die kürzeren Schaltwege sind aber auch für die zum Schalten des erfindungsgemäßen Ventils erforderlichen Schaltorgane vorteilhaft, da hierdurch kürzere Schaltzeiten erreicht werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der durch die erfindungs­ gemäße Ausgestaltung erreicht wird, liegt darin, daß nunmehr über eine Vergrößerung des Durchmessers des Schieberkolbens und die damit verbundene Verlängerung der schlitzförmigen Durchtrittsöffnungen größere Durch­ flußquerschnitte für das Druckmedium erreicht werden können, wodurch eine Vergrößerung des Leistungsbereichs des erfindungsgemäßen Ventils ohne weiteres möglich ist. Im Gegensatz hierzu wurde beim Stand der Technik der Leistungsbereich durch den Querschnitt der Durchgangs­ bohrungen beschränkt, der von der Breite der Dichtungs­ ringe am Umfang des Schieberkolbens abhängig war. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird nunmehr erreicht, daß der Durchfluß im Schaltventil unabhängig von der Dicke der Dichtungsringe festgelegt werden kann.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die Zweiteiligkeit des Gehäuses die innere Ge­ häusehülse bei Verschleiß leicht ausgetauscht werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nunmehr näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch ein erfin­ dungsgemäßes ³/₂-Wegeventil in der Schließ­ stellung des Schieberkolbens,

Fig. 2 einen Teil-Längsschnitt durch das erfin­ dungsgemäße Ventil gemäß Fig. 1 in der Öffnungsstellung des Schieberkolbens,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 1 durch eine erfindungs­ gemäße Gehäusehülse in vergrößertem Maßstab.

Wie sich aus den Fig. 1 und 2 ergibt, besteht ein erfin­ dungsgemäßes, druckausgeglichenes ³/₂-Wegeventil, ins­ besondere für HFA-Flüssigkeiten, aus einem Ventilgehäuse 1, das erfindungsgemäß zweiteilig ausgebildet ist, und einen äußeren Gehäusekörper 2, sowie eine innere Gehäuse­ hülse 3 umfaßt. In der Gehäusehülse 3 ist ein Schieber­ kolben 4 verschiebbar geführt. Der Schieberkolben 4 ist zwischen zwei Stellungen, wie in Fig. 1 und 2 dar­ gestellt ist, innerhalb der Gehäusehülse 3 verschiebbar, wobei der Verschiebeweg mit L eingezeichnet ist. Die in Fig. 1 gezeigte Stellung des Schieberkolbens 4 stellt die Schließstellung dar und die in Fig. 2 gezeigte Stellung die Öffnungsstellung des Ventils. Der Schieber­ kolben 4 ist innerhalb des Ventilgehäuses 1 gegen die Kraft einer Rückstellfeder 5 verschiebbar, wobei er sich einendig gegen die Rückstellfeder 5 abstützt. Am äußeren Umfang des Gehäusekörpers 2 sind eine Eintrittsöffnung 6 für eine nicht dargestellte Hochdruckleitung, eine Anschlußöffnung 7 für eine Druckzuleitung eines nicht dargestellten Druckmittelverbrauchers sowie eine Austrittsöffnung 8 für eine ebenfalls nicht darge­ stellte Ablaufleitung zu einem Tank angeordnet. Der Schieber­ kolben 4 weist in seinem Inneren eine Längsbohrung 9 auf, die mit einem Verschlußkörper 10 einendig ver­ schließbar ist. Von der Eintrittsöffnung 6 aus ver­ läuft durch den Gehäusekörper 2 eine Anschlußbohrung 11, die in einen Ringkanal 12 in der Umfangsfläche der Gehäusehülse 3 mündet. Von der Anschlußöffnung 7 ver­ läuft eine Anschlußbohrung 13 durch den Gehäusekörper 2, die in einen Ringkanal 14 der Gehäusehülse 3 mündet. Von der Austrittsöffnung 8 verläuft eine Anschlußbohrung 15 durch den Gehäusekörper 2, die in einen Ringkanal 16 der Gehäusehülse 3 mündet. Beidseitig der Ringkanäle 12, 14, 16 sind in der Umfangsfläche der Gehäusehülse 3 Umfangsdichtungen 17 angeordnet, um den zwischen dem Gehäusekörper 2 und der Gehäusehülse 3 bestehenden axialen Spalt abzudichten, so daß einerseits keinerlei Flüssigkeit von einem Ringkanal in den anderen ein­ dringen kann, sowie andererseits eine Abdichtung auch nach außen gewährleistet ist. Im Boden der Ringkanäle 12, 14, 16 sind als Auslaß schlitzförmige Durchtrittsöffnungen 18 ausgebildet, wobei im dargestellten Ausführungsbei­ spiel, wie in Fig. 3 gezeigt, vier Durchtrittsöffnungen 18 pro Auslaß ausgebildet sind, die durch Stege 24 voneinander getrennt sind. Die einzelnen Durchtritts­ öffnungen 18 liegen in einer Ebene und auf einem Kreis­ bogen von ca. 360°, so daß von den Durchtrittsöffnungen der in der Gehäusehülse 3 geführte Schieberkolben über seinen gesamten Umfang umfaßt wird. Die Gehäusehülse 3 weist einendig einen Ringkragen 19 auf, mit dem sie im eingeschobenen Zustand gegen eine Ringschulter 20 im Gehäusekörper 2 anliegt. Die Gehäusehülse 3 wird durch eine Einschraubhülse 21 innerhalb des Gehäuses zwischen dieser und der Ringschulter 20 festgelegt.

Hierbei ist zwischen dem Einschraubende der Einschraub­ hülse 21 und dem Ringkragen 19 ein Druckstück 22 ange­ ordnet. Der Innenraum 23 der Einschraubhülse 21 dient gleichzeitig auch zur Aufnahme der als Schraubenfeder ausgebildeten Rückstellfeder 5. Auf der Mantelfläche des Schieberkolbens 4 sind im Abstand des Verschiebe­ weges L voneinander entfernt ein mittlerer Kanal 25 und ein hinterer Kanal 26 jeweils in Form einer Ringnut vorzugsweise in der Breite des Verschiebeweges L ausgebildet. In den mittleren Kanal 25 münden hintere Radialbohrungen 27 ein, die von der nach außen verschlossenen Längsbohrung 9 des Schieber­ kolbens 4 ausgehen. Aus der Längsbohrung 9 zweigen wei­ terhin vordere Radialbohrungen 28 ab, die in einem vordersten Kanal 29 in Form einer Ringnut auf der Mantelfläche des Schieberkolbens 4 enden. In der in Fig. 2 gezeigten Öffnungsstellung des Schieberkolbens 4 wird der Kanal 29 mit den Durch­ trittsöffnungen 18, die dem Ringkanal 12 zugeordnet sind, in Deckung gebracht. Im Ringkanal 14 sind in dessen Boden zwei voneinander beabstandete Auslässe aus den Durchtrittsöff­ nungen 18, wie in Fig. 3 gezeigt, ausgebildet, wobei die Anordnung derart ist, daß in dieser Stellung eine Verbindung zwischen den Kanälen 25, 26 gegeben ist. In dieser Stellung besteht auch eine Verbindung zwischen der Austrittsöffnung 8 über die zugehörige Anschlußbohrung 15, den Ringkanal 16 und die zuge­ hörige Durchtrittsöffnung 18 mit dem hinteren Kanal 26. Somit ist in der in Fig. 1 gezeigten Verschlußstellung, d. h. die Stellung, wo keine Verbindung zwischen der Eintrittsöffnung 6 und der Längsbohrung 9 im Schieber­ kolben 4 besteht, eine Verbindung zwischen der Anschluß­ öffnung 7 für den Verbraucher und der Austrittsöffnung gegeben sowie eine Verbindung dieser Öffnungen zur Längsbohrung 9.

In der in Fig. 2 gezeigten Öffnungsstellung, d. h. in der Stellung, wo eine Verbindung zwischen der Eintritts­ öffnung 6 und der Längsbohrung 9 über die Anschlußboh­ rung 9, den Ringkanal 12, die Durchtrittsöffnungen 18, den Kanal 29 und die Radialbohrungen 28 gegeben ist, münden die beabstandeten Durchtrittsöffnungen 18, die im Ringkanal 14 ausgebildet sind, beide im mitt­ leren Kanal 25, so daß eine Verbindung zwischen der Ein­ trittsöffnung 6 und der Anschlußöffnung 7 hergestellt ist. Die Austrittsöffnung 8 ist in dieser Stellung nicht mit der Längsbohrung 9 verbunden, so daß diese Austrittsöffnung 8 verschlossen ist. In nicht bezeich­ neten Ringnuten auf der Mantelfläche des Schieberkol­ bens 4 sind zur Abdichtung des Längsspaltes zwischen der Gehäusehülse und dem Schieberkolben 4 zwischen den Kanälen 25, 26, 29 und nach außen Umfangsdichtungen 31, 32, 33, 34, 35 vorgesehen. Diese Umfangsdichtungen 31 bis 35 sind derart angeordnet, daß durch die Dich­ tungen 31 eine Abdichtung des Kanals 29 nach außen er­ folgt und in der Verschlußstellung, wie in Fig. 1 ge­ zeigt, durch die Dichtungen 32 und 33 eine beidseitige Abdichtung der Durchtrittsöffnungen 18 des Ringkanals 12 sowie in derselben Stellung eine Abdichtung zwischen den Durchtrittsöffnungen 18 des Ringkanals 12 und dem mittleren Kanal 25 durch die Umfangsdichtung 33. Die Umfangsdichtung 34 ist zwischen dem mittleren Kanal 25 und dem hinteren Kanal 26 angeordnet, so daß in der Öffnungsstellung gemäß Fig. 2 diese beiden Ringkanäle gegeneinander druckdicht abgedichtet sind. Die Dichtung 35 hinter dem Kanal 26 dient zur Abdichtung nach außen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird erreicht, daß bei Vorhandensein einer z. B. mit einem Tank ver­ bundenen Rücklaufleitung einerseits ein Druckausgleich und andererseits eine Druckmittelbelastung der Umfangs­ dichtungen auf dem Schieberkolben beim Überfahren der Verbindungsöffnungen zum Gehäuse erfolgt, so daß die Dichtringe der Umfangsdichtungen in ihre Ringnuten gedrückt werden, so daß ein Abscheren bzw. eine Beschädigung der Dichtringe verhindert wird. Dabei wird der Druckausgleich im Inneren des Schieberkolbens ausgeführt, sowohl nach innen als auch gegenüber dem Atmosphärendruck. Denn die den Druck aufnehmenden Flächen sind ausschließlich in der Längsbohrung 9 des Schieberkolbens beaufschlagt, wo­ bei auf die äußeren Stirnflächen des Schieberkolbens kein Druck vom Druckmittel ausgeübt werden kann. Dies wird durch die erfindungsgemäße Führung des Druckmittels er­ möglicht, denn in der Sperrstellung, wie in Fig. 1 dar­ gestellt, ist die Längsbohrung 9 von der Eintrittsöffnung 6 abgesperrt. Weiterhin ist hervorzuheben, daß gemäß der erfindungsgemäßen Ausgestaltung alle Umfangsdichtungen auf dem Schieberkolben 4 angeordnet sind, wodurch sich eine einfache Herstellung des Schieberkolbens ergibt. Auch die Umfangsdichtungen für die Gehäusehülse 3 sind auf deren Umfangsfläche ausgebildet, weshalb auch diese relativ einfach hergestellt werden kann. Aufgrund der erfindungsgemäßen Zuordnung der Anschlußbohrungen, Ringkanäle mit ihren Durchtrittsöffnungen, der Kanäle auf dem Schieberkolben, der Radialbohrungen im Schieberkolben sowie der Umfangsdichtungen am Schieberkolben wird beim Verschieben des Schieberkolbens aus jeder Stellung eine Druckmittelbeaufschlagung der Dichtringe der Umfangsdichtungen des Schieberkolbens beim Überfahren der Durchtrittsöffnungen 18 erreicht, die verhindern, daß die Dichtringe sich radial in die Durchtrittsöffnungen hinein entspannen können. Hier­ bei wird durch die relativ geringe Öffnungsweite der Durchtrittsöffnungen zusätzlich das Hineindrücken der Dichtungsringe in diese Öffnungen erschwert wie auch durch die umfangsgemäße Ausbildung der Durch­ trittsöffnungen 18 eine gleichmäßigere Druckbeaufschla­ gung der Dichtringe bewirkt wird. Damit wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung nicht nur ein günstigerer Durch­ fluß des Druckmediums erreicht, so daß geringere Druck­ verluste auftreten, sondern auch eine geringere Be­ lastung der Dichtringe.

Claims (6)

1. ³/₂-Wegeventil mit Druckausgleich für Druckflüssigkeiten, bestehend aus einem Ventilgehäuse (1) und einem in diesem verschiebbar geführten, beidendig gegenüber diesem abgedichteten Schieberkolben (4) mit einer nach außen verschlossenen Längsbohrung (9), wobei der Schieberkolben (4) durch Axialverschiebung in dem Ventilgehäuse (1) zur Verbindung eines ersten Durchlasses für einen Druckmittelverbraucheranschluß (7, 13) mit dem einerseits diesem ersten Durchlaß benachbart liegenden Anschluß einer Hochdruckleitung (6, 11) in eine Öffnungsstellung schaltbar ist, und zur Verbindung eines zweiten Durchlasses für den Druckmittelverbraucheranschluß (7, 13) mit dem andererseits diesem zweiten Durchlaß benachbart liegenden Anschluß für eine Ablaufleitung (8, 15) in eine Schließstellung schaltbar ist, und der erste und zweite Durchlaß miteinander druckmittelverbunden sind, wobei in der Öffnungsstellung der erste Durchlaß gegenüber dem Anschluß der Hochdruckleitung (6, 11) bzw. der zweite Durchlaß gegenüber dem Anschluß der Ablaufleitung (8, 15) im Spaltbereich zwischen dem Ventilgehäuse (1) und dem Schieberkolben (4) durch eine erste (32, 33) bzw. zweite (34), auf dem Schieberkolben (4) angeordnete Umfangsdichtung aus mindestens einem in einer Ringnut gelagerten Dichtungsring getrennt ist, und sich von der Längsbohrung (9) im Schieberkolben (4) im Abstand voneinander eine vordere (28) und eine hintere (27) Reihe von Öffnungen radial nach außen erstrecken, die in der Öffnungsstellung die Längsbohrung (9) mit dem ersten Durchlaß des Druckmittelverbrauchers und dem Anschluß der Hochdruckleitung (6, 11) verbinden, und auf der Mantelfläche des Schieberkolbens drei Ringnuten (29, 25, 26) ausgebildet sind, wobei in der vordersten Ringnut (29) die vordere Reihe der radialen Öffnungen (28) und in der mittleren Ringnut (25) die hintere Reihe der radialen Öffnungen (27) endet, und in der Schließstellung über die hintere Ringnut (26) der zweite Durchlaß des Druckmittelverbrauchers und der Anschluß der Ablaufleitung (8, 15) verbunden sind, wobei in der Schließstellung nur der erste Durchlaß sowie in der Öffnungsstellung der erste und zweite Durchlaß in der mittleren Ringnut (25) enden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) zweiteilig ist und aus einem äußeren Gehäusekörper (2) und einer inneren, einteiligen Gehäusehülse (3) besteht, in der der Schieberkolben (4) geführt ist, daß die Anschlüsse für den Verbraucher, die Hochdruckleitung und die Ablaufleitung aus Anschlußbohrungen (11, 13, 15) im äußeren Gehäusekörper (2) bestehen, die jeweils in einem Ringkanal (12, 14, 16) in der Gehäusehülse (3) enden, daß im Boden der Ringkanäle (12, 14, 16) jeweils ein Auslaß aus schlitzförmigen, in einer Ebene auf einem Kreisbogen von ca. 360° liegenden Durchtrittsöffnungen (18) ausgebildet ist, und daß der erste und zweite Durchlaß für den Verbraucheranschluß aus jeweils einem Auslaß aus den Durchtrittsöffnungen (18) in dem zugehörigen Ringkanal (14) besteht.

2. ³/₂-Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig der Ringkanäle (12, 14, 16) der inneren Gehäusehülse (3) in der Hülsenmantelfläche Umfangsdichtungen (17) angeordnet sind.

3. ³/₂-Wegeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Öffnungen im Schieberkolben (4) als Radialbohrungen (27, 28) ausgebildet sind.

4. ³/₂-Wegeventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß pro Auslaß vier Durchtrittsöffnungen (18) ausgebildet sind.

5. ³/₂-Wegeventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Gehäusehülse (3) innerhalb des äußeren Gehäusekörpers (2) zwischen einer Ringschulter (20) des Gehäusekörpers und einer in den äußeren Gehäusekörper (2) einschraubbaren Einschraubhülse (21) mit einem an ihm ausgebildeten Ringkragen (19) fixiert ist.

6. ³/₂-Wegeventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Umfangsdichtung aus zwei voneinander derart auf dem Schieberkolben (4) getrennt angeordneten Umfangsdichtungen (32, 33) besteht, daß in der Schließstellung des Schieberkolbens (4) der der Hochdruckleitung zugeordnete Auslaß aus den Durchtrittsöffnungen (18) zwischen diesen Umfangsdichtungen (32, 33) liegt, sowie die vorderen radialen Öffnungen (28) gegenüber dem Auslaß der Hochdruckleitung abgedichtet sind, so daß die Längsbohrung (9) von der Hochdruckleitung getrennt ist.