DE3732446A1 - Sitzventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sitzventil gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Sitzventile mit einem kugelförmigen Ventilelement sind bekannt. Mit solchen Ventilen kann eine leckölfreie Ab­ dichtung erfolgen, doch ist eine positive Schaltüber­ deckung nicht ohne zusätzliche Maßnahme realisierbar. Bei Dreiwege-Sitzventilen, bei denen ein Arbeitsanschluß wahlweise mit einem Druckmittelanschluß und einem Tank verbindbar ist, ist in bestimmten Fällen eine positive Schaltüberdeckung erwünscht. Während das Ventilelement umgeschaltet wird, soll also beispielsweise der Durchlaß vom Druckmittelanschluß zum Arbeitsanschluß erst freige­ geben werden, nachdem der Durchlaß zwischen dem Arbeits­ anschluß und dem Tank abgesperrt ist.

Gemäß einer früheren Anmeldung (P 36 10 693) wird die Ventilkugel in einer Bohrung eines Ventileinsatzes ge­ führt, wobei sich zwischen dem Äquator der Kugel und der Bohrung eine abdichtende Wirkung ergibt. Diese wird zur positiven Schaltüberdeckung ausgenutzt, indem die Ver­ bindung zwischen dem mittig in die Bohrung mündenden Arbeitsanschluß und dem Druckmittelanschluß bzw. dem Tank erst freigegeben bzw. gesperrt wird, wenn die Kugel sich über den Arbeitsanschluß hinweg verschoben hat. Zur leck­ ölfreien Abdichtung liegt dann jeweils die Kugel ab­ dichtend am Ventilsitz an.

Es ist ferner bekannt (DE-PS 33 10 785), das kugelförmige Ventilelement eines Sitzventils in einer Buchse zu halten, deren Stirnfläche als Anströmfläche dem Ventilsitz zuge­ kehrt ist und die in einer axialen Bohrung des Gehäuses bzw. eines Gehäuseeinsatzes geführt ist. Dadurch wird das Öffnen des Ventils sicher erreicht und der volle Durch­ gangsquerschnitt geöffnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sitzventil mit einer positiven Schaltüberdeckung zu schaffen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Durch die in der Bohrung verschiebbare Buchse ergibt sich eine gute Führung des Ventilelementes. Dabei wirkt einer­ seits die eine Stirnfläche der Buchse als Steuerkante, die mit dem in die Bohrung mündenden Anschluß zusammen­ wirkt, um beim Umschalten des Ventilelementes eine posi­ tive Schaltüberdeckung zu erzielen. Andererseits wirkt das in der Buchse gehaltene Ventilelement mit dem Ventil­ sitz zusammen und vermittelt eine leckölfreie Abdichtung in der jeweiligen Endstellung.

Ferner wird der zusätzliche Vorteil erreicht, daß die Stirnfläche der Buchse als Anströmfläche ausgenutzt wer­ den kann und somit die Öffnungsbewegung durch die auf die Stirnfläche wirkende Druckkraft unterstützt wird, um den Durchlaßquerschnitt sofort voll zu öffnen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend an­ hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein 3/2-Wegeventil in einer ersten Ausführungsform und

Fig. 2 einen Schnitt durch ein 3/2-Wegeventil in einer abgeänderten Ausführungsform und

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Ventilanord­ nung zur Betätigung des Sitzventils gemäß Fig. 2.

In Fig. 1 ist in einer Bohrung 2 eines Ventilgehäuses 1 ein Zylinder 3, ein Ring 4, ein Führungszylinder 5, ein weiterer Ring 6 und noch ein Zylinder 7 angeordnet. Die Zylinder 3 und 7 dienen zur Führung von Kolben 8 und 9, von denen der Kolben 9 von einer Feder 10 beaufschlagt ist. Der Kolben 8 wird auf eine nicht-dargestellte Weise betätigt.

In der Bohrung 15 des Führungszylinders 5 ist eine Buchse 16 verschiebbar geführt, in der ein Ventilelement 17 in Form einer Kugel gehalten ist. In der dargestellten Aus­ führungsform weist die Buchse 16 eine Stirnfläche 18 auf, deren Innenumfang eine Anlageschulter für die Kugel 17 gibt, die ihrerseits an dieser Schulter durch einen ein­ gesetzten Ring, wie einen Sprengring 19, gehalten ist.

Mittig in die von der Bohrung 15 in dem Führungszylinder 5 und den beiden Ringen 4 und 6 gebildeten Kammer 20 mündet eine Öffnung 21, die über eine Ausnehmung 22 im Gehäuse 1 in nicht-dargestellter Weise mit einem Arbeits­ anschluß A verbunden ist.

Die Stirnfläche 18 der Buchse 16 sowie die entgegenge­ setzte Stirnfläche 24 der Buchse wirken als Steuerkanten mit der Öffnung 21 zusammen.

Die dem Ventilelement zugekehrten Seiten der Ringe 4 und 6 bilden Ventilsitze 26 bzw. 27 für das Ventilelement 17. Hierüber wird jeweils ein Durchlaß von der Kammer 20 in eine mit einer Druckmittelquelle P verbundenen Öffnung 31 in dem Zylinder 7 bzw. einer mit einem Tank T verbundenen Öffnung 32 in dem Zylinder 3 hergestellt.

In Fig. 1 ist das Ventilelement 17 in Anlage am Ventil­ sitz 26, wodurch der Durchlaß zwischen dem Arbeitsan­ schluß A und dem Tank T abgesperrt ist, während der Durch­ laß vom Druckmittelanschluß P in die Öffnung 21 und zum Arbeitsanschluß A geöffnet ist. Soll dieser Durchlaß ge­ schlossen werden, so wird der Kolben 8 betätigt und das Ventilelement nach rechts verschoben, wobei zunächst die Stirnfläche 18 als Steuerkante die Öffnung 21 überfährt und diese absperrt. Es wird damit der Durchlaß von der Druckmittelquelle zum Arbeitsanschluß abgesperrt. Diese positive Schaltüberdeckung hält an, bis das Ventilelement 17 in die in strichpunktierter Darstellung gezeichneten Lage umgeschaltet hat, in der es in Anlage an dem Ventil­ sitz 27 ist. Dabei hat die als Steuerkante wirkende Stirn­ fläche 24 der Buchse 17 die Öffnung 21 freigegeben, wo­ durch die Verbindung zwischen dem Arbeitsanschluß A und dem Tank T hergestellt ist.

Das Zurückschalten erfolgt durch die Kraft der Feder 10 sowie mit Hilfe des auf das Ventilelement 17 innerhalb des Ventilsitzes 27 wirkenden Druckes des Strömungs­ mittels, wenn der Kolben 8 freigegeben wird. Sowie das Ventilelement 17 vom Ventilsitz 27 abgehoben hat, wirkt die Stirnfläche 18 als Anströmfläche für das Druckmittel. Dadurch wird erreicht, daß das Ventilelement sofort voll­ ständig vom Ventilsitz 27 abgehoben und der Strömungs­ mittelweg voll aufgesteuert wird.

In Fig. 2 ist ebenfalls ein 3/2-Wegeventil dargestellt, bei dem das kugelförmige Ventilelement 117 ebenfalls in einer Buchse 116 gehalten ist. Auch im übrigen sind gleiche Baumerkmale mit gleichen Bezugszeichen mit vor­ gestellter eins bezeichnet. Der Unterschied gemäß Fig. 1 besteht im wesentlichen darin, daß der zu dem Ventilsitz 127 gehörende Anschluß der Druckmittelquelle unmittelbar im Raum 140 erfolgt, also zur Betätigung des Ventil­ elementes 117 kein Kolben vorgesehen ist, die Betätigung vielmehr durch den Druck P erfolgt.

In der den Arbeitsanschluß A zur Druckmittelquelle P ab­ sperrenden Lage am Ventilsitz 127 wird das Ventilelement 117 durch einen Kolben 141 gehalten, dessen dem Ventil­ element 117 abgekehrtes Ende in einem Federraum 142 hydraulisch beaufschlagt ist. Ist der Federraum 142 druck­ entlastet, so wird das Ventilelement 117 vom Druck im Raum 140 geöffnet und bis in Anlage an den Ventilsitz 126 verschoben, wobei sich in der bereits beschriebenen Weise eine positive Schaltüberdeckung ergibt.

Wie aus Fig. 2 ohne weiteres ersichtlich ist, ist die Leckage zwischen der Bohrung 115 und dem Außendurchmesser der Buchse 116 sowie zwischen dem Ventilelement 117 und dem Haltering 119 sowie zwischen dem Ventilelement 117 und der Anlageschulter auf der Innenseite der Buchse mini­ mal. Andererseits ergibt sich zwischen der Buchse 116 und dem Ventilelement 117 ein Spiel, das so groß ist, daß sich das Ventilelement voll auf den jeweiligen Ventilsitz anlegt und somit die leckölfreie Abdichtung gewährleistet.

In den Ausführungsformen ist das Ventilelement als Kugel ausgebildet. Da jedoch das Ventilelement in der Buchse gehalten ist, kann auch eine abweichende Formgebung vor­ gesehen sein, vorausgesetzt, daß das Ventilelement Flächen aufweist, die mit dem Ventilsitz zusammenwirken und das Einsetzen und Halten in der Buchse ermöglichen.

Mit der Kombination aus Ventilelement und Buchse ist ferner der Vorteil verbunden, daß das Ventil in einfacher Weise für verhältnismäßig große Durchflußmengen ausgeführt wer­ den kann, ohne daß die Kugel zu große Durchmesser auf­ weisen muß.

In Fig. 3 ist das in Fig. 2 dargestellte Sitzventil in Verbindung mit einem 3/2-Wegesitzventil gezeigt. Über die Arbeitsanschlüsse A und B kann beispielsweise ein doppelt wirkender Zylinder betätigt werden. Die in Fig. 3 darge­ stellte Ventilanordnung wird als 4/2-Wegesitzventil einge­ setzt.

In der Ausgangsstellung ist das Hauptventil 50 nicht be­ tätigt. Eine Feder 51 hält die Kugel 52 in einer Stellung, in der der Druckanschluß P vom Arbeitsanschluß A abgesperrt ist. Der Arbeitsanschluß A ist über die geöffnete Kugel 53 mit dem Tank T verbunden. Der Steuerkolben 54 des 3/2- Wegeventils 55 ist druckentlastet. Der über P anstehende Druck verschiebt das Ventilelement 56 auf den Sitz, so daß P mit B verbunden und B gegen T abgesperrt ist.

Bei Betätigung des Hauptventils 50 wird die Kugel 53 gegen die Feder 51 verschoben und auf Sitz gedrückt. Jetzt ist der Arbeitsanschluß A gegen Tank T abgesperrt.

Nach Umschaltung des Hauptventils 50 ist der Druckanschluß P mit dem Arbeitsanschluß A verbunden. Da der Pumpendruck über A auf die große Fläche des Steuerkolbens 54 des Ventils 55 wirkt, wird von dem Kolben 54 das Ventilelement 56 um­ geschaltet und dadurch B mit T verbunden und B gegen P abgesperrt. Dabei hat das Schaltelement 56 die anhand der Fig. 2 erläuterte positive Schaltüberdeckung, so daß eine kurzzeitige Verbindung des Anschlusses B sowohl mit T als auch mit P vermieden ist.

Claims (9)

1. Sitzventil mit einem Ventilelement und zwei Ventil­ sitzen, zwischen denen das Ventilelement umschaltbar ist, wobei wahlweise eine das Ventilelement aufnehmende, mit einem ersten Anschluß versehene Kammer mit je einem der Kammer abgekehrten zweiten und dritten Anschluß verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (17, 117) in einer Buchse (16, 116) gehalten ist, die Steuerkanten aufweist (18, 118; 24, 124), die mit einer mit dem ersten Anschluß verbundenen Öffnung (21, 121) in der Kammer zusammenwirkt.

2. Sitzventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Buchse (16, 116) verschiebbar in einer Bohrung (15, 115) geführt ist und das Ventil­ element (17, 117) in der Buchse mit Spiel gehalten ist, um eine Ausrichtung des Ventilelementes auf den Ventilsitz zu ermöglichen.

3. Sitzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ventilelement (17, 117) in der Buchse abdichtend angeordnet ist.

4. Sitzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Ventil­ element (17, 117) eine in der Buchse gehaltene Kugel ist.

5. Sitzventil nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Stirnfläche (18, 118) der Buchse verbreitert ist und die Kugel an dem dadurch ge­ bildeten Absatz gehalten ist.

6. Sitzventil nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kugel an dem Absatz durch einen Ring (19, 119) gehalten ist.

7. Sitzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Ventil­ element durch je einen Betätigungskolben (8, 9) ver­ schiebbar ist.

8. Sitzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Ventil­ element durch einen Betätigungskolben sowie durch Druck­ beaufschlagung verschiebbar ist.

9. Sitzventil nach einem der Ansprüche 5 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die von einem Druck beaufschlagte Stirnfläche (18) der Buchse als An­ strömfläche ausgebildet ist.