DE3644269A1 - Wegeventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf ein Ventil und insbesondere auf ein Wegeventil. Speziell bezieht sich die Erfindung auf ein Wege-Schiebeventil, und zwar insbesondere ein Wege-Proportionalventil.

Es sind bereits Wegeventile, und zwar insbesondere solche der Längsschieberbauart bekannt, bei denen die Anschlußbohrungen für Pumpe, Tank und Verbraucher seitlich bezüglich der Kolbenachse angeordnet sind, so daß der Kolben aufgrund der vorgegebenen Strömungsrichtung von der Pumpenanschlußbohrung her einseitig angeströmt wird. Dies hat zur Folge, daß der Kolben durch die von der Pumpe kommende Strömung des Druckmittels, insbesondere Hydrauliköls, in Drehung versetzt wird. Insbesondere dann, wenn der Kolben mit großen Angriffsflächen für das Druckmittel an seinem Außendurchmesser ausgestattet ist, wie dies beispielsweise beim Vorhandensein von Bohrungen oder Feinsteuernuten am Kolben der Fall ist, so kann eine unerwünschte Drehung oder Rotation des Kolbens sehr leicht in Gang kommen. Eine solche Drehung bedeutet einen erhöhten Verschleiß von Kolben und Gehäuse und dadurch eine verminderte Lebensdauer. Ferner erhöht sich durch die Drehung des Kolbens die Leckage des Ventils.

Zur Verhinderung einer Kolbendrehung ist es beispielsweise u.a. bekannt, an der Stirnseite der Steuerkolben Stifte axparallel anzuordnen, die in entsprechenden Ausnehmungen im Deckel axial geführt sind. Eine solche mechanische Lösung erfordert einen konstruktiven Mehraufwand des Ventils und hat durch die damit verbundene Reibung einen ungünstigen Einfluß auf die Funktion des Ventils (Hysterese).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei den Ventilen der eingangs genannten Art, insbesondere auch bei einem Proportionalventil das Rotieren des Kolbens in einfacher und kostengünstiger Weise zu vermeiden und zugleich die Funktion des Ventils nicht zu beeinträchtigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung zumindest in einem Ringraum des Ventilgehäuses zumindest einen Steg vor, der das Rotieren des Kolbens verhindert. Dieser Steg ist vorzugsweise nur in dem mit dem Pumpenanschluß in Verbindung stehenden Ringkanal des Gehäuses vorgesehen, da hier in erster Linie mit einer Dreheinleitung des Kolbens aufgrund der vorgegebenen stets in einer Richtung verlaufenden Strömung zu rechnen ist. Zusätzlich kann aber auch vorgesehen sein, die erwähnten Drehverhinderungsmittel im Gehäuse im Bereich des Tankanschlusses vorzusehen, da auch hier die Strömung nur in einer Richtung erfolgt. Gegebenenfalls kann es zweckmäßig sein, die Drehverhinderungsmittel auch im Bereich von mit Verbraucheranschlüssen in Verbindung stehenden Ringkanälen auszubilden.

Durch die in der Form eines Stegs insbesondere im Pumpenringkanal vorgesehenen Drehverhinderungsmittel wird die Rotation des Druckmittels, insbesondere der hydraulischen Flüssigkeit, stark reduziert, wodurch die Drehung des Kolbens verhindert wird.

Vorzugsweise werden die Drehverhinderungsmittel, insbesondere in der Form des Stegs, bereits beim Guß des Gehäuses mithergestellt, so daß sich praktisch kein Mehraufwand in der Fertigung ergibt. Die genannten Vorteile werden also in kostengünstiger Weise erreicht. Gießtechnisch ist die Herstellung des Stegs völlig unproblematisch.

Der erfindungsgemäße Steg ragt zweckmäßigerweise in den Pumpenringkanal an einer Stelle, die in etwa um 180° gegenüber der Stelle versetzt ist, wo der Kolben in etwa tangential von dem Druckmedium, welches von der Pumpenanschlußbohrung kommt, angeströmt wird.

Durch die erfindungsgemäße Lösung entstehen, wie oben ausgeführt, praktisch keine Mehrkosten, und der Steg kann praktisch bei allen verschiedenen Bauarten von Ventilgehäusen angebracht werden. Ferner wird durch die erfindungsgemäße Anbringung des Stegs keine Verschlechterung des Durchfluß­ widerstandes des Ventils verursacht.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungs­ beispielen.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nunmehr folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Vier-Wege- Proportionalventil;

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt des in Fig. 1 gezeigten Ventils;

Fig. 3 einen Schnitt in etwa Längslinie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine Einzelheit der Schnittdarstellung der Fig. 2 im Bereich eines im Gehäuse ausgebildeten Steges, wobei der Kolben mit Feinsteuernuten ausgestattet ist;

Fig. 5 eine Ansicht ähnlich Fig. 2, wobei aber hier der Kolben radial verlaufende Kolbenbohrungen sowie eine Kolbenlängsbohrung aufweist; und

Fig. 6 einen Schnitt im wesentlichen Längslinie 6-6 in Fig. 5.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf das in Fig. 1 gezeigte Vier-Wege-Proportionalventil 1 beschrieben. Es sei aber darauf hingewiesen, daß, wie sich aus den Fig. 2 bis 6 ergibt, die Erfindung auch bei beliebigen anderen Ventilen anwendbar ist. Die Längsbohrung des in Fig. 1 gezeigten Ventils ist unmittelbar im Ventilgehäuse 6 ausgebildet.

In den Fig. 1 bis 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ventils in der Form eines Vier-Wege­ Proportionalventils 1 gezeigt. Ein solches Ventil ist beispielsweise beginnend auf Seite 143 des Buchs "Der Hydrauliktrainer" der Firma Mannesmann Rexroth (2. Auflage, 1980) beschrieben.

Das Vier-Wege-Proportionalventil 1 besteht aus einem Vorsteuerventil 2 und einem Hauptventil 3. Das Vorsteuerventil ist ein Druckregelventil mit Proportionalmagneten 4 und 5.

Das Hauptventil 3 ist ein Wegeventil und besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 6, einem Hauptkolben 7 und zwei Zentrierfedern 8 und 9, welche den Hauptkolben 7 in seiner Mittelstellung halten. Der Hauptkolben 7 ist mit Feinsteuernuten ausgestattet, von denen in Fig. 1 zwei mit den Bezugszeichen 10 und 11 bezeichnet sind. Das Hauptventil 3 kann mit einer Anschlußfläche 18 beispielsweise auf der Anschlußplatte eines zu steuernden Geräts angeordnet werden. An der Anschlußfläche 18 sind die Anschlüsse wie folgt bezeichnet: T ist der Tankanschluß, A ist der eine Verbraucheranschluß, P ist der Pumpenanschluß, B ist ein weiterer Verbraucheranschluß und X und Y sind Steueranschlüsse. Von besonderem Interesse ist der Pumpenanschluß P und es ist deshalb in Fig. 1 mit 24 eine Pumpenanschlußbohrung im Gehäuse 6 bezeichnet.

Die Fig. 2 und 3 zeigen, daß der Kolben 7 im Bereich des Pumpenanschlusses P neben den bereits erwähnten Feinsteuernuten 10 und 11 noch weitere Feinsteuernuten 12 bis 17 aufweist. Ferner erkennt man eine im Gehäuse 6 ausgebildete den Kolben 7 aufnehmende Längsbohrung 19. Eine Ringnut 20 ist für den Verbraucheranschluß A, eine Ringnut 21 für den Verbraucheranschluß 8 und eine Ringnut 22 für den Pumpenanschluß P dargestellt.

Erfindungsgemäß sind in der Ringnut 22 eine Rotation des Kolbens 7 verhindernde Mittel in der Form eines Gehäusestegs 30 vorgesehen. Vorzugsweise ist ein solcher Steg 30 nur im Bereich der den Pumpenanschluß P zugeordneten Ringnut 22 vorgesehen, könnte aber auch insbesondere für den Tankanschluß T und gegebenenfalls auch für die Verbraucheranschlüsse A und B vorgesehen sein.

Insbesondere in Fig. 3 sieht man die Lage des Gehäusestegs 30. Ferner ist zu erkennen, daß das von der Pumpe kommende Strömungsmittel in das Gehäuse 6 mit der durch 43 angedeuteten Druckmittelströmungsrichtung in die Pumpenanschlußbohrung 24 längs der Anschlußbohrungsachse 42 einströmt, und zwar in etwa tangential zum Außenumfang des Kolbens 7 verlaufend. Insbesondere in Fig. 3 ist dargestellt wie die Pumpenanschlußbohrung 24 sich zu einem Pumpeneinlauf oder Anschlußraum 25 erweitert, der im Gehäuse ausgebildet den Kolben 7 umgibt. Der Pumpenanschlußraum 25 besteht im wesentlichen aus einem sichelförmigen Verbindungsraum 32 und einem Ringkanal 23. Der Ringkanal 23 wird durch den strichpunktiert dargestellten Kreis 26 definiert.

Der Kolben 7 weist in der Darstellung gemäß den Fig. 2 und 3 zwei Kolbenstege 35 und 36 sowie einen dazwischen liegenden Kolbenhals 38 auf. Die Oberfläche des Kolbens 7 ist mit 39 bezeichnet. Ferner ist eine senkrecht zur Anschlußfläche 18 verlaufende erste oder x-Querachse mit 42 bezeichnet und eine zweite oder y-Querachse, die parallel zur Anschlußfläche 18 verläuft, ist mit 41 bezeichnet. Die mit der Kolbenachse zusammenfallende Ventillängsachse ist mit 37 bezeichnet. Die bereits erwähnte Anschlußbohrungsachse 42 verläuft im wesentlichen parallel zur Achse 40 und senkrecht zur Achse 41. Die Anschlußbohrungsachse 42 ist gegenüber der Achse 40 parallel versetzt, so daß man sagen kann, daß die Pumpeneinlauf- oder Pumpenanschlußbohrung 24 seitlich gegenüber der Kolbenachse 37 angeordnet ist, wodurch sich insbesondere die Tendenz einer Drehung des hier einseitig angeströmten Kolbens 7 ergibt.

Vorzugsweise liegt, wie in Fig. 3 gezeigt, der Steg 3 auf der Achse 41, halbiert also im wesentlichen den Ringkanal 23, den man als um 180° zwischen der Achse 40 verlaufend annehmen kann. Wenn sich der Steg 30 in der gezeigten Position befindet, wird praktisch keine Verschlechterung des Durchflußwiderstandes des Ventils bewirkt. Es ist aber auch möglich, den Gehäusesteg 30 gegenüber der gezeigten Stellung versetzt anzuordnen, beispielsweise um bis zu 90° entgegen dem Uhrzeigersinn und bis zu 60° im Uhrzeigersinn.

Der Gehäusesteg 30 wird vorzugsweise einstückig mit dem Gehäuse 6 ausgebildet. Insbesondere wird der Gehäusesteg 30 beim Gießen des Gehäuses 6 bereits vorgesehen. Bei der Herstellung wird somit praktisch kein Mehraufwand verursacht, was sich als besonders kostengünstig erweist.

In Fig. 4 ist eine Einzelheit der Fig. 2 im Bereich des Stegs 30 dargestellt. Man erkennt, daß sich der Steg 30 radial nicht bis zur Längsbohrung 19 hin erstreckt, sondern auf einer gedachten zylindrischen Mantelfläche endet, deren Durchmesser ca. 1 bis 4 mm größer ist als der Durchmesser der Längsboh­ rung. Durch dieses Zurücksetzen des Steges wird die Bearbei­ tung der Gehäusesteuerkanten nicht beeinträchtigt. Das Stegende 28 verläuft an seiner seitlichen Begrenzung schräg 29 oder rechtwinklig 29 a zur Längsbohrung 19.

In Fig. 5 und 6 sind Ansichten ähnlich den Fig. 2 und 3 dargestellt, wobei hier ein Hauptkolben 47 mit einem Kolbenhals 48 im Bereich eines Kolbenstegs 49 radial verlaufende Kolbenbohrungen 50 aufweist, die mit einer im Kolben 47 ausgebildeten Längsbohrung 51 in Verbindung steht. Was das Ventilgehäuse 6 anlangt, so besteht kein Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 2 und 3, weshalb in den Fig. 5 und 6 insofern die gleichen Bezugszeichen Verwendung finden. Durch die radial verlaufenden Bohrungen 50 besteht die Möglichkeit, daß das in Druckmittelströmungsrichtung 43 eintretende Hydrauliköl den Kolben 7 in Rotation versetzt, was durch den Steg 30 verhindert wird.

Obwohl die Erfindung hier anhand eines Proportionalventils beschrieben wurde, so sei doch nochmals darauf hingewiesen, daß die Erfindung bei jedem Ventil verwendet werden kann, welches einen zur Drehung neigenden Kolben verwendet.

Claims (10)

1. Ventil mit einem Ventilgehäuse, welches eine Bohrung und Ringkanäle aufweist, in der ein Steuerkolben hin- und herbewegbar angeordnet ist, um die im Gehäuse ausgebildeten Anschlußbohrungen miteinander zu verbinden bzw. voneinander zu trennen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung einer Steuerkolbenrotation zumindest in einem Ringraum des Gehäuses zumindest ein quer zur Strömungsrichtung verlaufender Steg vorgesehen ist, der radial in den Ringraum hineinragt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (30) im Ringkanal (23) eines Pumpenanschlußraums (25) angeordnet ist.

3. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg im Ringkanal eines Tankanschlußraums ausgebildet ist.

4. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg im Ringkanal eines Verbraucheranschlußraums vorgesehen ist.

5. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg einstückig mit dem Gehäuse (6) ausgebildet ist.

6. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (30) etwa 90° versetzt gegenüber der Druckmitteleinströmungsrichtung (43) angeordnet ist.

7. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (30) in den Ringkanal (23) hineinragt, der den Ventilkolben (7) in einem Bereich von etwa 180° auf der Seite des Kolbens umgibt, die entgegengesetzt zur angeströmten Seite des Kolbens liegt.

8. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche mit einem Pumpenanschlußraum (25), der einen Ringraum (23) sowie einen sichelförmigen Verbindungsraum (32) zur Pumpenanschlußbohrung (24) bildet, so daß der Kolben im wesentlichen tangential angeströmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (30) am Gehäuse im wesentlichen um 180° versetzt gegenüber der tangentialen Anströmung angeordnet ist.

9. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusesteg (30) beim Guß des Gehäuses ausgebildet wird.

10. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stegende gegenüber der Gehäuselängsbohrung um ca. 1 bis 4 mm zurückgesetzt ist.