DE3641383A1 - Kolbenschieberventil - Google Patents
KolbenschieberventilInfo
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- F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
- F16K11/06—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kolbenschieber
ventil, mit einem Schiebergehäuse, das zu einem Zylinderraum
führende, axial versetzte Steueröffnungen aufweist, einem
axial relativ zu den Steueröffnungen verschiebbaren Steuer
kolben und mit relativ zum Schiebergehäuse fixierten Dich
tungen zwischen den versetzten Steueröffnungen, die zwischen
dem Steuerkolben und dem Schiebergehäuse gebildete Steuer
räume gegeneinander abschließen.
Derartige Ventile finden insbesondere als Mehrwege
Ventile in pneumatischen und hydraulischen Systemen vielfäl
tige Anwendung, wobei die Betätigung des Steuerkolbens ent
weder manuell oder auf pneumatische, hydraulische, magneti
sche, elektromotorische oder ähnliche Weise erfolgen kann.
Problematisch ist bei derartigen Ventilen zumeist die Anord
nung und Fixierung der die Steuerräume zwischen den Steuer
öffnungen begrenzenden Dichtungen, da der beim Umsteuern zu
meist rasch axial bewegte Steuerkolben mit diesen Dichtungen
zusammenwirkende Steuerkanten zumeist in Form von Einschnü
rungen, Ausnehmungen oder Durchbrüchen, aufweist, womit ins
besondere bei unterschiedlichen Drücken des auf die beiden
Seiten der Dichtung einwirkenden Mediums ständig die Gefahr
einer Beschädigung der Dichtung und damit einer Funktions
störung des Ventils besteht.
Bei einer beispielsweise aus der AT-PS 2 33 908 be
kannten Anordnung der eingangs genannten Art sind die Dich
tungen der Steuerräume zwischen eigens in den Zylinderraum
des Schiebergehäuses eingesetzten Stützteilen festgespannt,
wobei diese Stützteile ebenso wie die Dichtungen selbst bei
der Montage des Ventils in axialer Richtung ins Schieberge
häuse eingesetzt und dann durch axial wirkende Schraubdeckel
gegenüber dem Schiebergehäuse verspannt werden, womit sich
ein relativ vielteiliger Aufbau und damit eine aufwendige
Herstellung, Montage und Wartung ergibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die angeführten Nach
teile der bekannten Ausführungen zu vermeiden, und insbeson
dere ein Kolbenschieberventil der eingangs genannten Art so
auszubilden, daß auf einfache und kostengünstige Weise eine
sichere Abdichtung der Steuerräume und verbesserte Bedingungen
für die Montage und die Wartung erzielt werden.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß
das Schiebergehäuse seitlich von außen zugängliche Einschub
schlitze aufweist, in die die Dichtungen eingeschoben und in
denen sie axial unverschiebbar gehalten sind, wobei auch die
Einschubschlitze durch die eingeschobenen Dichtungen abge
dichtet sind. Damit sind für die erforderliche Lagefixierung
der Dichtungen relativ zum Schiebergehäuse keinerlei zusätz
liche Stützteile od. dgl. erforderlich, weil diese Funktion
unmittelbar vom Schiebergehäuse selbst übernommen wird. Zu
folge der seitlichen Zugänglichkeit der Einschubschlitze von
außen ist die Montage und Wartung des Ventils sehr verein
facht, da jede einzelne Dichtung für sich und unabhängig von
den anderen Dichtungen von außen ein- und ausbaubar ist, wozu
lediglich vorher der Steuerkolben entfernt werden muß. Eine
exakte Zentrierung der einzelnen Dichtungen gegenüber dem
Steuerkolben, um die optimale Dichtfunktion sicherzustellen,
kann in vorteilhafter Weise unmittelbar durch den die Dich
tungen durchsetzenden Steuerkolben selbst erfolgen. Zweckmä
ßig kann hierzu eine gewisse Verschieblichkeit bzw. Elastizi
tät der eingeschobenen Dichtungen in den Einschubschlitzen
zugelassen werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
sind zur Abdichtung der Einschubschlitze an den Seiten der
Dichtungen ringförmig verlaufende Dichtwülste angeordnet, die
am Schiebergehäuse anliegen und vorzugsweise die in den Dich
tungen für den Durchtritt des Steuerkolbens vorgesehenen
Ringöffnungen konzentrisch umgeben. Die Einschubschlitze ra
gen dabei ringnutartig über die Zylinderbohrung im Schieber
gehäuse radial hinaus.
Weiterhin kann gemäß der Erfindung der von außen zu
gängliche Bereich der Einschubschlitze in Umfangsrichtung
gegen die Steueröffnungen versetzt angeordnet sein. Dadurch
wird eine gegenseitige räumliche Behinderung zwischen den
Einbauschlitzen mit den zugehörigen Dichtungen und den Steuer
öffnungen vermieden. Die axialen Abmessungen des Ventils
bleiben in vorteilhafter Weise durch die Anschlüsse an den
Steueröffnungen selbst bestimmt, ohne daß Rücksicht auf die
Zugänglichkeit der Einschubschlitze zwischen den Steueröff
nungen genommen werden muß.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung
besteht darin, daß bei Anordnung aller Steueröffnungen auf
einer gemeinsamen Mantellinie des Zylinderraumes das Schie
bergehäuse einen an der Außenseite abgeflachten Montagebe
reich aufweist, an dem alle von außen zugänglichen Bereiche
der Einschubschlitze liegen und der durch eine Abdeckplatte
überdeckt ist. Diese Abdeckplatte kann z. B. von einem Typen
schild des Ventils od. dgl. gebildet sein und ermöglicht die
gleichzeitige Sicherung aller eingeschobenen Dichtungen, was
die Montage- und Wartungsarbeiten vereinfacht.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können die
Dichtungen an der dem Montagebereich zugewandten Seite eine
von der Ringform abweichende Außenkontur aufweisen, vorzugs
weise den Einschubschlitzen angepaßt sein. Damit können z. B.
über Zangen, mit anderen Werkzeugen oder auch mit den Fingern
greifbare Handhaben am von außen zugänglichen Rand der Dich
tungen vorgesehen sein, was die Montage bzw. den Austausch
der Dichtungen erleichert.
Bei einem Kolbenschieberventil der eingangs angespro
chenen Art, bei dem das Schiebergehäuse zumindest einen Längs
kanal aufweist, in welchem beispielsweise das Steuermedium
geführt werden kann, ist nach einer anderen Weiterbildung der
Erfindung vorgesehen, daß in den Dichtungen gegen die Ein
schubschlitze abgedichtete Durchgangsöffnungen für den Längs
kanal angeordnet sind, was geringe Außenabmessungen des ge
samten Ventils unter Beibehaltung der vorteilhaften Konzep
tion ermöglicht.
Die Dichtungen selbst können schließlich im Rahmen der
Erfindung einen tragenden, vorzugsweise metallischen Kern
aufweisen, der von elastischer Dichtmasse, vorzugsweise auf
vulkanisiertem Gummi, umgeben ist. Auf diese Weise ist genü
gend Festigkeit für das Einschieben der Dichtungen in die
Einschubschlitze bei gleichzeitig über die elastische Dicht
masse sichergestellter ausreichender Dichtwirkung sowie auch
eine einfache Herstellbarkeit der Dichtungen gegeben.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes
Kolbenschieberventil, Fig. 2 zeigt eine Ansicht entlang des
Pfeiles II in Fig. 1 bei abgenommener Abdeckplatte, Fig. 3 zeigt
eine einzelne Dichtung aus dem Kolbenschieberventil nach den
Fig. 1 und 2 in vergrößertem Maßstab, Fig. 4 zeigt einen
Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 und Fig. 5 zeigt
einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 3.
Das Kolbenschieberventil nach Fig. 1 ist als 5/2-Wege
ventil ausgeführt und besteht im wesentlichen aus einem
axial versetzte Steueröffnungen 1 bis 5 zu einem Zylinder
raum 6 aufweisenden Schiebergehäuse 7, einem in Richtung der
Achse 8 relativ zu den Steueröffnungen 1 bis 5 verschiebbaren
Steuerkolben 9, sowie relativ zum Schiebergehäuse 7 in Ein
schubschlitzen 10 fixierten Dichtungen 11, die zwischen Steuer
kolben 9 und Schiebergehäuse 7 Steuerräume 12 bis 16 im Zylin
derraum 6 definieren. Der Steuerkolben 9 ist im dargestellten
Ausführungsbeispiel im Inneren hohl ausgebildet und an seiner
linken Seite mit einem an einem Stützring 17 anliegenden Dicht
ring 21 versehen. Am gegenüberliegenden Ende ist der Steuer
kolben offen und über eine an einer Schulter 18 anliegende
und an einem Deckelzapfen 19 abgestützte Feder 20 axial be
lastet. Über in einem Deckel 25 bzw. im Schiebergehäuse 7
selbst verlaufende Druckleitungen 23 bzw. 24 kann die linke
Stirnseite 22 des Steuerkolbens 9 mit Steuerdruck beauf
schlagt werden, was eine Axialverstellung gegen die Wirkung
der Feder 20 erlaubt. Die Verbindungen des Deckels 25 bzw. auch
des den Deckelzapfen 19 tragenden Deckels 26 auf der anderen
Seite des Schiebergehäuses 7 mit diesem sind ebenso wie allen
falls an den Verbindungsstellen noch vorgesehene Dichtungen
hier nicht dargestellt.
Der Steuerkolben 9 weist im dargestellten Ausführungs
beispiel zwei Einbuchtungen bzw. Steuernuten 27, 28 auf, die
in Zusammenwirkung mit den mittleren vier Dichtungen 11 eine be
stimmte Zusammenschaltung bzw. Trennung der Steueröffnungen
1 bis 5 erlauben. In der gezeichneten Stellung des Steuer
kolbens sind die Steuerräume 12, 13 - und damit die Steuer
öffnungen 1, 2 - verbunden; gleiches gilt für die Steuer
räume 14, 15 bzw. die Steueröffnungen 3, 4; der Steuerraum
16 bzw. die Steueröffnung 5 ist abgeschlossen. Bei Anlegen
eines entsprechenden Steuerdruckes über die Leitungen 23, 24
wird der Steuerkolben 9 gegen die Kraft der Feder 20 nach
rechts bewegt, womit der Steuerraum 12 abgeschlossen und die
Steuerräume 13, 14 bzw. 15, 16 verbunden werden.
Die Dichtungen 11 - deren spezielle Ausgestaltung aus
den Fig. 3 bis 5 näher ersichtlich ist und nachstehend auch
noch im Detail besprochen wird - sind in die seitlich von außen
zugänglichen Einschubschlitze 10, die senkrecht zur Achse 8
ausgerichtet sind, eingeschoben und dichten an ihrer Ring
öffnung 29 gegen die Oberfläche des Steuerkolbens 9 ab, so
fern sie nicht gerade mit den Steuernuten 27, 28 zusammen
wirken. Davon abgesehen werden auch die Einschubschlitze 10
jeweils durch die eingeschobenen Dichtungen 11 abgedichtet,
so daß ein Austreten von Druckmedium über die Einschubschlitze
10 unterbunden wird.
An der in der Darstellung der Fig. 1 oberen Seite des
Kolbenschieberventils, bei dem alle Steueröffnungen 1 bis 5 auf
einer gemeinsamen Mantellinie des Zylinderraums 6 des Schieber
gehäuses 7 liegen, ist ein an der Außenseite abgeflachter
Montagebereich 30 vorgesehen, an dem alle von außen zugäng
lichen Bereiche der Einschubschlitze 10 liegen und welcher
durch eine Abdeckplatte 31, die auch beispielsweise unmittel
bar als Typenschild oder dergleichen ausgeführt sein kann, über
deckt ist. Diese Abdeckplatte 31 ist auf hier nicht weiter dar
gestellte Weise, z. B. über die in Fig. 2 ersichtlichen Bohrungen
32, am Schiebergehäuse 7 befestigt und hält damit alle Dichtungen
11 sicher in den Einschubschlitzen 10 fest. Damit gestaltet sich
etwa der Austausch einer einzelnen Dichtung 11 sehr einfach,
weil nur der Steuerkolben 9 nach Abnahme des Deckels 25 nach
links aus dem Schiebergehäuse herausgenommen und danach nach
Abnahme der Abdeckplatte 31 die entsprechende Dichtung getauscht
zu werden braucht, wobei die anderen Dichtungen eingebaut
bleiben. Zur Wiedermontage braucht nur der Steuerkolben 9 wiede
rum in das Schiebergehäuse eingeschoben und über den Deckel 25
fixiert zu werden, wobei die gegenseitige Zentrierung von
Steuerkolben 9 und Dichtungen 11 selbsttätig über die in
gewissem Maße gegebene Elastizität der Dichtungen 11 erfolgt.
Nach Befestigung der Abdeckplatte 31 ist das Kolbenschieber
ventil wieder einsatzbereit.
Der Aufbau einer einzelnen Dichtung 11 ist aus den Fig.
3 bis 5 ersichtlich. Ein tragender metallischer Kern 33,
z. B. aus gestanztem Stahlblech, ist von elastischer Dichtmasse
34, beispielsweise aufvulkanisiertem Gummi, umgeben, womit
die erforderliche Festigkeit zum Einschieben der Dichtung 11
in den zugehörigen Einschubschlitz 10 (siehe Fig. 1, 2) bei
gleichzeitiger Sicherstellung einer optimalen Dichtwirkung
gegeben ist. Die Ringöffnung 29 der Dichtung 11 ist hier mit
zwei abgerundeten Dichtlippen 35 versehen, welche einerseits
eine gute Abdichtung gegen die Oberfläche des Steuerkolbens 9
sicherstellen und anderseits gegen eine Abscherung durch die
seitlichen Kanten der Steuernuten 27, 28 (siehe Fig. 1) weit
gehend unempfindlich sind. An den Seiten der Dichtung 11 ist
diese mit Dichtwülsten 37 versehen, die konzentrisch zur Ring
öffnung 29 angeordnet sind. Diese ringförmigen Dichtwülste
37 liegen an den in Fig. 1 mit 36 bezeichneten Rändern der
Einschubschlitze 10 an, die ringnutartig radial über die Zy
linderbohrung im Schiebergehäuse 7 hinausragen, wodurch auch
die Einschubschlitze 10 von den Dichtungen 11 abgedichtet
werden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel haben die Dich
tungen 11 an der im eingebauten Zustand dem Montagebereich 30
des Schiebergehäuses zugewandten Seite eine von der Ringform
abweichende Außenkontur und sind der Form der Einschubschlitze
10 angepaßt, wie insbesonders aus Fig. 2 ersichtlich ist. In
den Fig. 3 und 5 ist eine Durchgangsöffnung 38 in dem im
eingebauten Zustand der Abdeckplatte zugewandten oberen Be
reich der Dichtung 11 ersichtlich, die auf nicht dargestellte
Weise mit einem an der den Steueröffnungen 1 bis 5 gegenüber
liegenden Seite des Schiebergehäuses 7 angebrachten Langska
nal, beispielsweise zur Führung von Steuermedium od. dgl.,
zusammenwirkt, wobei hier wiederum Dichtwülste 39 zur Abdich
tung gegen den zugehörigen Einschubschlitz 10 vorgesehen
sind.
Claims (7)
1. Kolbenschieberventil, mit einem Schiebergehäuse, das zu
einem Zylinderraum führende, axial versetzte Steueröff
nungen aufweist, einem axial relativ zu den Steueröffnun
gen verschiebbaren Steuerkolben und mit relativ zum Schie
bergehäuse fixierten Dichtungen zwischen den versetzten
Steueröffnungen, die zwischen dem Steuerkolben und dem
Schiebergehäuse gebildete Steuerräume gegeneinander ab
schließen, dadurch gekennzeichnet, daß das Schiebergehäuse
(7) seitlich von außen zugängliche Einschubschlitze (10)
aufweist, in die die Dichtungen (11) eingeschoben und in
denen sie axial unverschiebbar gehalten sind, wobei auch
die Einschubschlitze (10) durch die eingeschobenen Dich
tungen (11) abgedichtet sind.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Abdichtung der Einschubschlitze (10) an den Seiten der
Dichtungen (11) ringförmig verlaufende Dichtwülste (37)
angeordnet sind, die am Schiebergehäuse (7) anliegen und
vorzugsweise die in den Dichtungen (11) für den Durchtritt
des Steuerkolbens (9) vorgesehenen Ringöffnungen (29)
konzentrisch umgeben.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der von außen zugängliche Bereich der Einschubschlitze
(10) in Umfangsrichtung gegen die Steueröffnungen (1-5)
versetzt angeordnet ist.
4. Ventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Anordnung aller Steueröffnungen (1-5) auf einer ge
meinsamen Mantellinie des Zylinderraumes (6) das Schie
bergehäuse (7) einen an der Außenseite abgeflachten Mon
tagebereich (30) aufweist, an dem alle von außen zugäng
lichen Bereiche der Einschubschlitze (10) liegen und der
durch seine Abdeckplatte (31) überdeckt ist.
5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dichtungen (11) an der dem Montagebereich (30) zugewand
ten Seite eine von der Ringform abweichende Außenkontur
aufweisen, vorzugsweise den Einschubschlitzen (10) ange
paßt sind.
6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Schie
bergehäuse zumindest einen Längskanal aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß in den Dichtungen (11) gegen die Ein
schubschlitze (10) abgedichtete Durchgangsöffnungen (38)
für den Längskanal angeordnet sind.
7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Dichtungen (11) einen tragenden, vor
zugsweise metallischen Kern (33) aufweisen, der von ela
stischer Dichtmasse (34), vorzugsweise aufvulkanisiertem
Gummi, umgeben ist.
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