DE3610693A1 - Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil, das die Merkmale des Oberbe­ griffes des Anspruches 1 aufweist.

Ein bekanntes Ventil dieser Art (DE-OS 32 09 202) arbeitet zwar mit positiver Schaltüberdeckung, und es ist auch dank einfach gestalteter Bauteile preiswert herstellbar. Seine Abmessung in Längsrichtung der das Schaltglied aufnehmenden Längsbohrung ist jedoch in manchen Fällen zu groß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen, das sich unter Beibehaltung der Vorteile des genannten, bekannten Ventils mit kleineren Abmessungen in Richtung der Längsbohrung realisieren läßt. Diese Aufgabe löst ein Ventil mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Durch die Vereinigung aller Teile des Schließgliedes in einem einzigen Körper erreicht man eine minimale Abmessung des Schließgliedes in seiner Verschieberichtung. Dies erlaubt eine Verringerung des Abstandes zwischen den Ventilsitzen. Eine weitere Reduzierung dieses Abstandes und damit der Länge des Ventiles in Richtung seiner Längsbohrung wird dadurch erreicht, daß jeder vorgesehene Kanal zur Verbindung des zwischen den beiden Ventilsitzen angeordneten Anschlusses mit dem durch die Sperrabschnitte begrenzten Raum in ein und derselben Ringzone der durch die Sperrabschnitte definier­ ten Mantelfläche mündet, da für eine derartige Anordnung der Mündungsöffnung geringere Abmessungen in Ventillängsrichtung ausreichen als für zwei Kränze von Radialbohrungen, wie sie bei dem bekannten Ventil zu diesem Zwecke vorhanden sind.

Vorzugsweise ist das Verschlußglied durch eine Kugel gebildet. Es könnte aber auch eine von der Kugelform abweichende Form haben und beispielsweise einen zylindrischen Mittelabschnitt aufweisen, an den sich beidseitig kugelige oder konische Endabschnitte anschließen.

Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung von wenigstens zwei Mündungsöffnungen gemäß Anspruch 3, wobei vorzugsweise die zugehörigen Verbindungskanäle radial verlaufend ausgebildet sind. Dadurch, daß jede Mündungsöffnung im Abstand von der benachbarten Mündungsöffnung endet, ist zwischen benachbarten Mündungsöffnungen ein Flächenbereich vorhanden, durch den das Verschlußglied auch dann geführt ist, wenn es durch eine Kugel gebildet ist und der Äquator dieser Kugel auf die Mitte der Mündungsöffnungen ausgerichtet ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser Art ist zwischen den beiden die Ventilsitze bildenden Buchsen eine Führungs­ buchse angeordnet, die gemäß Anspruch 4 ausgebildet ist. Vorteilhafterweise weist diese Führungsbuchse die Merkmale der Ansprüche 5 und 6 auf.

Vor allem dann, wenn die Mündungsöffnung des Verbindungskanals sich über den gesamten Umfang der Mantelfläche erstreckt, ist es vorteilhaft, die in axialer Richtung gemessene Breite des durch die Mündungsöffnung gebildeten Spaltes gemäß Anspruch 7 zu wählen. Der Drosseleffekt der beiden Ringschlitze in der Mittelstellung des Schließgliedes ist dann so groß, daß sich das Ventil praktisch wie ein solches mit positiver Schalt­ überdeckung verhält.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser Art sind die Ventilsitze und die Sperrabschnitte in an sich bekannter Weise in zwei Buchsen vorgesehen, die mit ihren Stirnflächen aneinander anliegen. Vorteilhafterweise sind diese Buchsen gemäß den Ansprüchen 8 und 9 ausgebildet. Es ist ferner zweck­ mäßig, die Radialbohrungen dieser vorteilhafterweise gleich ausgebildeten Buchsen in Form von Halbbohrungen auszuführen. Man hat dann nicht nur zwei gleiche Teile, sondern erreicht auch für einen bestimmten Querschnitt der Radialbohrungen eine minimale axiale Länge der diese Bohrungen aufnehmenden Abschnitte der Buchsen. Natürlich kann das Profil der Halb­ bohrungen auch von einem Halbkreis abweichen und beispielsweise eine Rechteckform haben.

Die Halbbohrungen der beiden gleich ausgebildeten Buchsen sind vorzugsweise gemäß Anspruch 11 ausgebildet, damit immer eine genügend große tragende Stirnfläche vorhanden ist, un­ abhängig davon, wie die Halbbohrungen der beiden Büchsen beim Einbau zueinander zu liegen kommen. Die Halbbohrungen müssen daher nicht aufeinander ausgerichtet sein.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt des ersten Ausführungsbeispiels, wobei die Lage des Schließ­ gliedes in der einen Schaltstellung mit ausgezogener Linie dargestellt und in der anderen Schaltstellung mit gestrichelter Linie angedeutet ist,

Fig. 2 einen entsprechend Fig. 1 unvollständig dargestellten Längsschnitt des ersten Ausführungsbeispiels bei einer Stellung des Schließgliedes in der Mitte zwischen beiden Endstellungen,

Fig. 3 einen unvollständig dargestellten Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt des zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 einen vollständigen Längsschnitt einer Buchse des zweiten Ausführungsbeispiels.

Ein Drei-Wege-Ventil weist ein Gehäuse 1 auf, das mit einer Längsbohrung 2 versehen ist. In diese Längsbohrung 2 sind in axialer Richtung aufeinander folgend ein erster Zylinder 3, eine erste Buchse 4, eine zweite Buchse 5 und ein zweiter Zylinder 6 derart eingesetzt, daß sie aneinander anliegen und in der Längsbohrung 2 festgelegt sind. Der erste Zylinder 3 enthält einen axial verschiebbaren Kolben 7 mit einer an der Innenmantelfläche des Zylinders 3 anliegenden Dichtung 8. Der das Betätigungsglied des Ventiles bildende Kolben 7 ist auf seiner der ersten Buchse 4 zugewandten Seite mit einem zentralen, stabartigen Fortsatz 9 versehen, welcher an einer das Schließglied bildenden Kugel 10 anliegt.

Im zweiten Zylinder 6 ist ein Kolben 11 längsverschiebbar geführt, in den von der der Kugel 10 abgekehrten Stirnfläche her eine Sacklochbohrung 12 eindringt, in die eine vorgespannte Schraubenfeder 13 eingreift, die andererseits am Gehäuse 1 abgestützt ist und einen wie den Fortsatz 9 des Kolbens 7 ausgebildeten Fortsatz 14 des Kolbens 11 ständig gegen die Kugel 10 drückt. Das Innenprofil der zweiten Buchse 5 und das Außenprofil des in ihr geführten Kolbens 11 braucht nicht wie im Ausführungsbeispiel kreisförmig zu sein. Es könnte beispielsweise auch ein Mehrkantprofil sein. Der Kolben 11 und die Schraubenfeder 13 sind nicht unbedingt erforderlich. Sie bewirken nur eine definierte Nullstellung bei Druckgleich­ heit in allen Räumen. Für die umgekehrte Nullstellung des Ventils kann die Schraubenfeder in den Kolben 7 eingesteckt werden.

Die beiden Buchsen 4 und 5, die je einen Ventilkörperteil bilden, sind gleich ausgebildet, jedoch bezüglich der durch die aneinander anliegenden Stirnflächen definierten Fläche spiegelbildlich in die Längsbohrung 2 eingesetzt. Die folgen­ de Beschreibung der ersten Buchse 4 gilt deshalb auch für die zweite Buchse 5.

Die zentrale, die Buchse durchdringende Bohrung hat an dem an den Innenraum des benachbarten Zylinders anschließenden Ende eine sich nach innen konisch verjüngende Ausbildung. Hieran schließt sich ein zylindrischer Abschnitt 15 an, der im Vergleich zu den übrigen Abschnitten den kleinsten Durchmes­ ser hat. Auf den Abschnitt 15 folgt ein den Ventilsitz 16 bildender Abschnitt, der konisch ausgebildet ist, wobei der Konuswinkel so gewählt ist, daß eine tangentiale Anlage an der Kugel 10 erfolgt. Der zylindrische Sperrabschnitt 17 ist an den Durchmesser der Kugel 10 angepaßt, damit diese nahezu spielfrei mit ihrem Äquator 18 im Sperrabschnitt 17 geführt ist. Die Ringnut 19 erleichtert die Führung. In der der anderen Buchse zugekehrten Stirnfläche ist die Buchse mit einem zur Stirnfläche hin offenen, im Querschnitt tra­ pezförmigen Ringkanal 20 versehen, der sowohl im Abstand von der Außenmantelfläche der Buchse als auch im Abstand von deren Längsbohrung liegt.

Von diesem Ringkanal 20 aus erstreckt sich radial nach innen bis zur Längsbohrung der Buchse eine kreisringförmige, in der Stirnseite der Buchse vorgesehene Vertiefung, welche zusammen mit der entsprechenden Vertiefung der anderen Buchse einen scheibenförmigen Spalt 21 bildet, welcher den Ringkanal 20 mit dem Inneren der beiden Buchsen 5 und 6 verbindet. Wie Fig. 2 zeigt, ist die in axialer Richtung der Buchsen gemessene Breite des Spaltes 21 so gewählt, daß dann, wenn der Äquator 18 der Kugel 10 auf die Mitte des Spaltes 21 ausgerichtet ist, beide Ringschlitze 22, die dann zwischen der Kugel und den kreisringförmigen Kanten 23 vorhanden sind, welche die Sperrabschnitte 17 mit den Wandflächen des Spaltes 21 bilden, nur wenige hundertstel Millimeter beträgt. Hierdurch ist sichergestellt, daß in dieser Stellung der Kugel 10 kein Druckausgleich zwischen den durch die Kugel 10 voneinander getrennten Räumen auftreten kann, weshalb das Ventil wie ein solches mit positiver Schaltüberdeckung arbeitet.

In der den Ringkanal 20 umgebenden Zone ist das Gehäuse 1 mit einem zu den Buchsen 4 und 5 hin offenen Ringkanal zur Bildung eines Verbraucheranschlusses 24 versehen. Dieser Verbraucheranschluß 24 ist mit dem Ringkanal 20 über radiale Halbbohrungen 25 verbunden, die über den Umfang der Buchse 4 bzw. 5 versetzt angeordnet sein können, wie in Fig. 3 durch die gestrichelten Linien gezeigt ist, im Ausführungs­ beispiel jedoch aufeinander ausgerichtet sind und sich dadurch zu Vollbohrungen ergänzen.

In dem an die zweite Buchse 5 anschließenden Endabschnitt des zweiten Zylinders 6, welcher von dem im zweiten Zylinder 6 verschiebbaren Kolben 11 nicht überdeckt wird, sind über den Umfang versetzt angeordnete Radialbohrungen 26 vorgesehen, welche den sich bis zum benachbarten Ventilsitz 16 erstreckenden Raum mit einem teilweise im Zylinder 6 vorgesehenen Ringkanal verbinden, der als Pumpenanschluß 27 dient. Da der zweite Zylinder 6 an seinem in der zweiten Buchse 5 abgekehrten Ende verschlossen ist, ist die Sacklochbohrung 12 des Kolbens 11 über eine Druckausgleichsbohrung 28 mit dem sich an die Radialbohrungen 26 anschließenden Innenraum des zweiten Zy­ linders 6 verbunden.

Der sich an die erste Buchse 4 anschließende Endabschnitt des ersten Zylinders 3 ist zu demjenigen Bereich, der nicht vom Kolben 7 überdeckt wird, mit in Umfangsrichtung versetzt angeordneten Radialbohrungen 29 versehen. Über diese Radialboh­ rungen 29 ist der sich an den benachbarten Ventilsitz 16 anschließende Innenraum des ersten Zylinders 3 mit einem Vorratsbehälteranschluß 30 verbunden, der einen im Zylinder 3 vorgesehenen Ringkanal aufweist. Die für eine Verschiebung des Kolbens 7 gegen die erste Buchse 4 hin erforderliche Druckmittelzufuhr erfolgt von dem der ersten Buchse 4 abge­ kehrten Ende des Zylinders 3 her.

In der in Fig. 1 dargestellten Lage der Kugel 10 verbindet das Ventil den Verbraucheranschluß 24 mit dem Pumpenanschluß 27. Der Vorratsbehälteranschluß 30 ist abgesperrt, weil die Kugel 10 infolge des Pumpendruckes in Anlage am Ventilsitz 16 der ersten Buchse 4 gehalten wird. Dabei ist der Raum auf der der Kugel 10 abgekehrten, in Fig. 1 links liegenden Seite des im Durchmesser größeren Kolbens 7 über die nicht gezeigte Vorsteuerung mit dem Vorsteuerungsbehälter verbunden. Soll nun der Verbraucheranschluß 24 mit dem Vorratsbehäl­ teranschluß 30 verbunden und der Pumpenanschluß 27 abgesperrt werden, dann wird auf die der ersten Buchse 4 abgekehrte Stirnfläche des Kolbens 7 mittels eines zugeführten Druckmittels eine so hohe Kraft ausgeübt, daß der Kolben 7 die Kugel 10 entgegen dem auf sie wirkenden Pumpendruck gegen den Ventilsitz der zweiten Buchse 5, bei der Blickrichtung gemäß Fig. 1 also nach rechts, bewegt. Dabei bleibt der Vorratsbehälteran­ schluß 30 noch so lange gesperrt, als der Äquator 18 der Kugel 10 am Sperrabschnitt 17 der ersten Buchse 4 anliegt. Auch dann, wenn die Kugel 10 eine Position erreicht hat, in welcher ihr Äquator 18 auf die Mitte des Spaltes 21 aus­ gerichtet ist, ist der Vorratsbehälteranschluß 30 noch prak­ tisch abgesperrt. Während der Äquator 18 der Kugel 10 in den Bereich des Spaltes 21 eintritt, wird außerdem der Pum­ penanschluß 27 abgesperrt. Die vollständige Absperrung dieses Anschlusses und die Freigabe der Verbindung zwischen dem Verbraucheranschluß 24 und dem Vorratsbehälteranschluß 30 erfolgt dann, sobald der Äquator 18 in Anlage an den Sperr­ abschnitt 17 der zweiten Buchse 5 kommt. Sobald die Kugel 10 in Anlage an den Ventilsitz 16 der Buchse 5 gekommen ist, wird diese Absperrwirkung durch das Zusammenwirken des Ven­ tilsitzes 16 mit der Kugel 10 unterstützt.

Das in den Fig. 4 und 5 dargestellte zweite Ausführungs­ beispiel stimmt weitgehend mit dem ersten Ausführungsbeispiel überein. Daher ist das zweite Ausführungsbeispiel im folgenden nur insoweit erläutert, als es von dem ersten Ausführungs­ beispiel abweicht. Zum besseren Verständnis sind sich ent­ sprechende Teile mit um Hundert größeren Bezugszahlen ge­ kennzeichnet.

Die beiden Buchsen 104 und 105, die je einen der beiden Ventil­ sitze 116 bilden, haben eine im Vergleich zum ersten Ausführungs­ beispiel geringere axiale Länge.

Diese Verkürzung ist dadurch bedingt, daß zwischen die beiden Buchsen 104 und 105 eine Führungsbuchse 130 ein­ gesetzt ist, deren Stirnfläche an den einander zugewandten Stirnflächen der Buchsen 104 und 105 vollflächig anliegt. Der Innendurchmesser der Führungsbuchse 130 ist an den Außen­ durchmesser der Kugel 110 angepaßt, weil die Innenmantelfläche der Führungsbuchse 130 die beiden Sperrabschnitte 117 bildet.

Die Führungsbuchse 130, deren Außendurchmesser mit demjenigen der Buchsen 104 und 105 übereinstimmt, ist mit einer nach außen hin offenen, auf den Verbraucheranschluß 124 ausge­ richteten Ringnut 131 versehen. Diese begrenzt daher zusammen mit dem Verbraucheranschluß 124 einen Ringkanal.

Der Verbraucheranschluß 124 ist mit dem durch die zylindrische Innenmantelfläche der Führungsbuchse 130 begrenzten Raum durch zwei diametral angeordnete, gleich ausgebildete Kanäle 121 verbunden. Diese beiden Kanäle 121 haben ein rechtför­ migen Querschnitt, wobei sich die Längsseiten des Rechteckes in Umfangsrichtung erstrecken. Der Erstreckungswinkel ist, wie insbesondere Fig. 5 erkennen läßt, kleiner als 180° und beträgt im Ausführungsbeispiel etwa 120°. Beide Kanäle 121 münden in ein und derselben Ringzone der Innenmantelfläche der Führungsbuchse 130, wobei die Längsmittellinie der beiden Mündungsöffnungen in der Quermittelebene der Führungsbuchse 130 liegt. Nach außen münden die beiden Kanäle 121 im Grund der Ringnut 131.

Im übrigen ist dieses Drei-Wege-Ventil wie dasjenige des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet. Auch seine Funktions­ weise stimmt mit dem ersten Ausführungsbeispiel überein.

Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch die nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind als weitere Ausgestaltungen Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.

Claims (12)

1. Ventil mit

• a) zwei Ventilsitzen in einem hohlen Ventilkörper,
• b) den Ventilsitzen zugeordneten und zwischen diesen angeordneten Sperrabschnitten,
• c) einem mittels eines Betätigungsgliedes betätigbaren, zwischen den Ventilsitzen verschiebbar angeordneten und mit seinem auf dem Umfang vorgesehenen Führungsteil geführten Schließglied, das zwei Sitzteile sowie wenigstens einen Sperrteil hat, mittels dessen wahl­ weise einer der beiden Sperrabschnitte absperrbar ist und dessen Durchmesser größer ist als derjenige des mit dem zugeordneten Ventilsitz zusammenwirkenden Sitzteils,
• d) drei Anschlüssen am Ventilgehäuse, von denen einer zwischen den beiden Ventilsitzen und von den beiden anderen je einer auf einer der außerhalb der beiden Ventilsitze befindlichen Seiten angeordnet ist, wobei mit Hilfe des Schließgliedes jeweils zwei Anschlüsse miteinander verbindbar sind und der dritte Anschluß dabei durch das Schließglied von den beiden miteinander verbundenen Anschlüssen getrennt ist,
• e) wenigstens einem Verbindungskanal, der den zwischen den beiden Ventilsitzen angeordneten Anschluß mit dem von den beiden Sperrabschnitten begrenzten Baum verbindet und dessen Mündungsöffnung in der von den Sperrabschnitten definierten Mantelfläche liegt,

dadurch gekennzeichnet, daß

• f) die Sitzteile, der Führungsteil (18) und der Absperr­ teil (1 B) des Schließgliedes (10) Teile eines einzigen Körpers sind,
• g) in einer einzigen Ringzone der durch die Sperrabschnitte (17; 117) definierten Mantelfläche die Mündungsöffnung jedes vorhandenen Verbindungskanals (21; 121) liegt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Schließglied (10; 110) durch eine Kugel gebildet ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeich­ net durch wenigsten zwei gleichmäßig über den Umfang der Ringzone verteilt angeordnete Mündungsöffnungen, von denen jede im Abstand von der benachbarten Mündungsöff­ nung endet.

4. Ventil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine die beiden Sperrabschnitte (117) bildende Führungsbuchse (130), die zwischen den die beiden Ventil­ sitze bildenden Buchsen (104, 105) angeordnet ist und in ihrer Innenmantelfläche die Mündungsöffnungen aufweist.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Außenmantelfläche der Führungsbuchse (130) einen Teil der Begrenzungsfläche des zwischen den Ventilsitzen angeordneten Anschlusses (124) bildet.

6. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verbindungskanal als ein die beiden Sperrabschnitte (17) zumindest auf einem Teil ihres Umfangs voneinander trennender Spalt (21) aus­ gebildet ist.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die in axialer Richtung gemessene Breite des als Spalt (21) ausgebildeten Verbindungskanals so bemessen ist, daß bei einer Ausrichtung des Äquators (18) der Kugel (10) auf die Mitte des Spaltes (21) die beiden zwischen der Kugeloberfläche und den am inneren Spaltrand vorhandenen Ringkanten (23) vorhandenen Ring­ schlitze (23) eine Weite im Bereich von einigen hun­ dertstel Millimeter haben.

8. Ventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei die beiden Sperrabschnitte (17) aufweisende Buchsen (4, 5) in einer Ringzone ihrer Stirnflächen aneinander anliegen, die einerseits durch die Außenmantelfläche der Buchse (4, 5) und anderer­ seits durch die Außenmantelfläche eines Ringkanals (2 D) begrenzt ist, von der aus sich der Spalt (21) nach innen erstreckt.

9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die aneinander anliegenden Endabschnitte der beiden Buchsen (4, 5) mit Radialbohrungen (25) verse­ hen sind, welche den Anschluß (24) mit dem Ringkanal (20) verbinden.

10. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Radialbohrungen (25) in beiden gleich ausgebildeten Buchsen (4, 5) die Form von Halbbohrungen haben.

11. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Halbbohrungen (25) der beiden gleichen Buchsen (4, 5) in den aneinander anliegenden Stirnflächen eine kleinere Fläche einnehmen als die verbleibenden, tragenden Stirnflächenanteile.