DE3641383C2 - Kolbenschieberventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kolbenschieberven­ til, mit einem Schiebergehäuse, das einen Zylinderraum und seitlich in diesen mündende, axial versetzte Steueröffnungen aufweist, einem im Zylinderraum axial relativ zu den Steuer­ öffnungen verschiebbaren Steuerkolben und relativ zum Schie­ bergehäuse fixierten Dichtungen zwischen den versetzten Steueröffnungen, die zwischen dem Steuerkolben und dem Schie­ bergehäuse gebildete Steuerräume gegeneinander abschließen, wobei die Dichtungen durch eine seitliche Öffnung des Schie­ bergehäuses radial zum Zylinderraum in das Schiebergehäuse einsetzbar sind.

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 in Form von Einschnürungen, Ausnehmungen oder Durchbrüchen aufweist, womit insbesondere bei unterschiedlichen Drücken des auf die beiden Seiten der Dichtung einwirkenden Mediums ständig die Gefahr einer Be­ schädigung der Dichtung und damit einer Funktionsstörung des Ventils besteht.

Ein Kolbenschieberventil der eingangs genannten Bauart ist aus der EP 01 34 185 A2 bekannt. Bei diesem sind die zwi­ schen eigenen Stützteilen angeordneten Dichtungen von der Seite in radialer Richtung zum Zylinderraum in das Gehäuse einschiebbar. Das Schiebergehäuse ist zu diesem Zweck auf ei­ ner Seite offen ausgebildet und mit von der offenen Seite her zugänglichen, in die Innenfläche des Gehäuses eingearbeiteten Einschubnuten versehen, in die die mit den Dichtungen verse­ henen einzelnen Einschubteile, die mit in die Einschubnuten passenden Rippen versehen sind, eingeschoben und in denen sie axial unverschiebbar gehalten sind. Dabei handelt es sich um eine aus vielen Einzelteilen bestehende Bauart mit eigenen Stützteilen für die einzelnen Dichtungen, so daß die Herstel­ lung, die Montage und die Wartung aufwendig ist. Außerdem ist es nicht ohne weiteres möglich, einzelne Dichtungen oder Stützteile allein, z. B. bei einer Beschädigung, aus dem Schiebergehäuse auszubauen, weil die benachbarten Stützteile über die zwischen ihnen angeordneten Dichtungen miteinander verankert sind (vgl. Fig. 4). Für jede Überholung oder Repa­ ratur von Einzelteilen müssen daher immer alle Stützteile und Dichtungen gleichzeitig aus- und wieder eingebaut werden.

Bei einer aus der AT-PS 233 908 weiterhin bekannten Anordnung sind die Dichtungen der Steuerräume zwischen eigens in den Zylinderraum des Schiebergehäuses eingesetzten Stütz­ teilen festgespannt, wobei diese Stützteile ebenso wie die Dichtungen selbst bei der Montage des Ventils in axialer Richtung ins Schiebergehäuse eingesetzt und dann durch axial wirkende Schraubdeckel gegenüber dem Schiebergehäuse ver­ spannt werden. Auch dabei ergibt sich ein relativ vieltei­ liger Aufbau und damit eine aufwendige Herstellung, Montage und Wartung.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Kolbenschieberven­ tile der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Anzahl ihrer Bestandteile verkleinert und die Verankerung der Dichtungen im Schiebergehäuse verbessert wird, dabei aber trotzdem 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 für jede Dichtung ein eigener, durchgehender Einschubschlitz im Schiebergehäuse vorgesehen ist und in die voneinander ge­ trennten Einschubschlitze je eine Dichtung eingeschoben und unmittelbar durch das Schiebergehäuse axial unverschiebbar gehalten ist, wobei auch die Einschubschlitze durch die ein­ geschobenen Dichtungen abgedichtet sind. Damit sind für die erforderliche Lagefixierung der Dichtungen im Schiebergehäuse keine zusätzliche Stützteile erforderlich, weil diese Funk­ tion unmittelbar vom Schiebergehäuse selbst übernommen wird. Zufolge der seitlichen Zugänglichkeit der Einschubschlitze von außen ist die Montage und Wartung des Ventils erheblich vereinfacht, da jede einzelne Dichtung für sich und unabhän­ gig von den anderen Dichtungen von außen ein- und ausbaubar ist, wozu lediglich vorher der Steuerkolben aus dem Schieber­ gehäuse entfernt werden muß. Eine exakte Zentrierung der ein­ zelnen Dichtungen gegenüber dem Steuerkolben, um die optimale Dichtfunktion sicherzustellen, kann in vorteilhafter Weise unmittelbar durch den die Dichtungen durchsetzenden Steuer­ kolben selbst erfolgen. Zweckmäßig kann hiezu eine gewisse Verschieblichkeit bzw. Elastizität der eingeschobenen Dich­ tungen 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, in 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 von den übrigen abgetrennt. Bei Anlegen eines entsprechenden Steuerdruckes über die Druckleitungen 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 ferne sie nicht gerade mit den Steuernuten 27, 28, zusammen­ wirken. Davon abgesehen werden auch die Einschubschlitze 10 jeweils durch die eingeschobenen Dichtungen 11 abgedichtet, sodaß 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 7 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 Längska­ 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 ei­ nen Zylinderraum und seitlich in diesen mündende, axial versetzte Steueröffnungen aufweist, einem im Zylinder­ raum axial relativ zu den Steueröffnungen verschiebbaren Steuerkolben und relativ zum Schiebergehäuse fixierten Dichtungen zwischen den versetzten Steueröffnungen, die zwischen dem Steuerkolben und dem Schiebergehäuse gebil­ dete Steuerräume gegeneinander abschließen, wobei die Dichtungen durch eine seitliche Öffnung des Schieberge­ häuses radial zum Zylinderraum in das Schiebergehäuse einsetzbar sind, dadurch gekennzeich­ net, daß für jede Dichtung (11) ein eigener durchge­ hender Einschubschlitz (10) im Schiebergehäuse (7) vor­ gesehen ist und in die voneinander getrennten Einschub­ schlitze (10) je eine Dichtung (11) eingeschoben und un­ mittelbar durch das Schiebergehäuse (7) axial unver­ schiebbar gehalten ist, wobei auch die Einschubschlitze (10) durch die eingeschobenen Dichtungen (11) abgedich­ tet 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, in dem alle von außen zugäng­ lichen Bereiche der Einschubschlitze (10) liegen und der durch eine 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.