DE3813727C2 - Sitzventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sitzventil gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 bzw. ein Ventil mit Sitzelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.

Derartige Sitzventile sind bekannt. Als Sitzelemente dienen oft Ventilkugeln, die von den Betätigungsstiften zwischen ihren Endlagen an den gehäuseseitigen Ventil­ sitzen hin- und hergeschoben werden, wobei ein Ver­ braucheranschluß wahlweise mit einer Druckmittelquelle oder einem Tank verbindbar ist. Derartige Sitzventile sind beispielsweise aus der DE 33 10 785 A1 oder der DE 35 09 479 C2 bekannt. Dabei steht in der Schaltphase der Verbraucheranschluß zeitweilig gleichzeitig mit beiden anderen Anschlüssen in Verbindung und ergibt sich damit eine Leckage.

Aus US 2 654 565 ist ein Ventil bekannt, bei dem das Sitzelement als Kolben mit Steuerkanten ausgebildet ist, die beim Umschalten die Anschlüsse voneinander trennen.

Mit der Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, weitere Ausführungsformen für Sitzventile der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen eine während der Schaltphase auftretende kurzzeitige Verbindung aller drei Anschlüsse miteinander vermieden und die Leckage soweit wie möglich verringert wird.

In einer ersten Ausführungsform, die ein Sitzventil mit zwei Sitzelementen betrifft, ist die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

In einer zweiten Ausführungsform ist die genannte Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 7 gelöst.

Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß die Kanal­ verbindungen des Ventils während der Schaltphase von wenigstens einem Element gesteuert sind, mit dem es mög­ lich ist, eine positive Überdeckung der Steuerkanäle zu ermöglichen, so daß beim Umschalten des Ventils stets der eine Steuerkanal geschlossen wird, bevor der andere Steuerkanal geöffnet wird. Auf diese Weise sind in der Schaltphase die Kanalverbindungen kurzzeitig unterbrochen.

In der Ausführungsform mit zwei Ventilelementen ist der zwischen den Sitzelementen angeordnete Stift als Kolben ausgebildet, in dem zu den gehäuseseitigen Steuerkanäle führende Bohrungen oder Ringnuten so ange­ ordnet sind, daß sich die positive Überdeckung ergibt.

In der weiteren Ausführungsform ist zu beiden Seiten des Sitzelementes jeweils ein Kolben vorgesehen, der den Durchlaßquerschnitt zwischen den jeweiligen Anschluß­ kanälen und dem Sitzelement derart steuert, daß sich ebenfalls die positive Schaltüberdeckung ergibt.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen. Insbesondere kann der Kolben jeweils mit Feinsteuernuten versehen werden, so daß in der Schalt­ phase des Ventils eine progressive Durchflußcharakteri­ stik erzielt werden kann.

Ferner kann an das Sitzventil auch ein Proportionalmagnet angebaut werden und die Position des Kolbens wird von einem induktiven Wegaufnehmer erfaßt. Damit kann die Ansteuerung des Proportionalmagneten in einem Lageregel­ kreis überwacht werden und eine einem Wegeventil ähn­ liche Funktion erzielt werden.

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

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Sitzventil mit zwei Sitzelementen und

Fig. 2 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungs­ form eines Sitzventils.

In Fig. 1 ist ein 3/2-Wege-Sitzventil 30 dar­ gestellt, bei dem ebenfalls in einer Längsbohrung 31 des Gehäuses 32 mehrere Ventilbauteile 34, 35 angeordnet sind, die von einer Schraube 36 gehalten sind. Die Schalt­ funktion erfolgt hier durch zwei Sitzelemente 38 und 39, zwischen denen ein mittlerer Stift 40 nach Art eines Kolbens in dem als Ventilbuchse 35 ausgebildeten Bauteil geführt ist. Auf einen Betätigungsstift 42 kann von außen eine Kraft aufgebracht werden und ein anderer Be­ tätigungsstift 43 stützt sich auf einer Feder 44 ab.

An den einander abgekehrten Stirnseiten der Ventilbuchse 35 ist jeweils eine Ventilsitzfläche 47 und 48 vorge­ sehen. Kommt das als Kugel ausgebildete Sitzelement 38, 39 in Anlage an den Ventilsitz, so ergibt sich eine leck­ ölfreie Abdichtung. In der dargestellten Lage ist der Anschluß A mit dem Anschluß T zu einem Tank verbunden und der Anschluß P zu einer Druckmittelquelle abgesperrt. Der Kolben 40 ist zur Verbindung mit dem Kanal T mit einer zum Sitzelement 38 hin ausmündenden Längsbohrung 50 versehen, der über eine radiale Bohrung oder Ringnut 51 mit einem Steuerkanal 52 in Verbindung steht, der in den Anschluß A mündet.

Andererseits ist der Kolben 40 mit einer zum Sitzelement 39 hin und damit zum Kanal P offenen Längsbohrung 54 versehen, die über eine radiale Bohrung bzw. Ringnut 53 mit einem zweiten Steuerkanal 55 verbindbar ist, die ebenfalls in den Anschluß A mündet.

In der dargestellten Schaltlage erfolgt die Verbindung vom Anschluß A über den Steuerkanal 52, die Ringnut 51 und die Längsbohrung 50 zum Kanal T. In der umgeschalteten nicht darge­ stellten Lage erfolgt die Verbindung vom Kanal P über die Längsbohrung 54, die Ringnut 53 in den Steuer­ kanal 55 und zum Anschluß A. Die Längsbohrungen 50 und 54 bilden mit den Ringnuten 51 und 53 ebenfalls einen Kanal.

Die Steuerkanäle 52 und 55 sind gegenüber den Ringnuten 51 bzw. 53 so angeordnet, daß sich eine positive Überdeckung ergibt, d.h. der Abstand "X" ist wiederum größer als "Y", so daß beim Umschalten aus der dargestellten Lage in die nicht dargestellten Lage zuerst die Verbindung zum Steuerkanal 52 und damit zwischen dem Anschluß A und dem Kanal T unterbrochen wird und erst anschließend die Verbindung zwischen dem Steuerkanal 55 zur Ringnut 53 und so zum Kanal P herge­ stellt wird.

In dieser Ausführungsform können die Ringnuten 51, 53 mit Feinsteuernuten versehen sein und kann ein Wege­ ventilverhalten erzielt werden, wenn die Position des Kolbens 40 als Istwert von einem Wegaufnehmer gemessen und in einen Lageregelkreis eingegeben wird, von dem ein Proportionalmagnet angesteuert wird, der den Betätigungs­ stift 42 betätigt.

In Fig. 2 ist ein 3/2-Wege-Sitzventil 60 dargestellt, bei dem ebenfalls in einer Längsbohrung 61 des Gehäuses 62 mehrere Ventilbauteile 64, 65 angeordnet sind, die von einer Schraube 66 gehalten sind. Ein Sitzelement 68 ist kugelförmig ausgebildet, das jeweils in Anlage mit einem Ventilsitz 69 bzw. 70 gerät. Auf einen Betätigungs­ stift 72 kann von außen eine Kraft aufgebracht werden und ein anderer Betätigungsstift 73 stützt sich auf einer Feder 74 ab.

Somit ist das Sitzelement 68 zwischen zwei Schaltstellun­ gen umschaltbar und durch Anlage an den jeweiligen Ventil­ sitz 69, 70 ergibt sich eine leckölfreie Abdichtung. In der dargestellten Lage ist der zu einem Verbraucher füh­ rende Anschluß A mit einem zu einer Druckmittelquelle führenden Kanal P verbunden und gegenüber einem mit einem Tank T verbundenen Kanal abgesperrt.

Zwischen dem Betätigungsstift 72 und dem Sitzelement 68 befindet sich ein Kolben 78 und zwischen dem Sitzelement 68 und dem Betätigungsstift 73 ein weiterer Kolben 79. Beide Kolben 78, 79 sind in einer Bohrung 80 bzw. 81 ge­ führt. Ein mit axialen Durchlaßnuten 83 versehener Kolbenabschnitt 84 erstreckt sich in dem dem Sitzelement 68 zugekehrten Abschnitt der Bohrung 80 bzw. 81. Jeder Kolben weist einen weiteren Kolbenabschnitt 86 auf, der den Durchlaßquerschnitt zwischen einer Gehäuseausnehmung 88 bzw. 89 und den Anschluß T bzw. den Anschluß P steuert.

In der dargestellten Lage taucht der Kolbenabschnitt 86 des Kolbens 78 in die Bohrung 80 ein, so daß der Durch­ laß vom Tankanschluß T zur Gehäuseausnehmung 88 abgesperrt ist. Andererseits ist der Durchlaß zwischen dem Anschluß P der Druckmittelquelle zur Gehäuseausnehmung 89 durch den Kol­ benabschnitt 86 geöffnet, der aus der Bohrung 81 ausge­ treten ist. Über die Durchlaßnuten 83 und das von der Sitzfläche 70 abgehobene Sitzelement 68 erfolgt die Verbindung zum Arbeitsanschluß A.

Dabei befindet sich der Kolben 78 mit seinem Kolbenabschnitt 86 um eine Erstreckung "X" innerhalb der Bohrung 80. Die Erstreckung "X" ist größer als der den Durchlaß­ querschnitt bestimmende Abstand zwischen dem Kolben­ abschnitt 86 und der Bohrung 81 des gegenüberliegenden Kolbens 79. Dieser Abstand ist mit "Y" bezeichnet.

Damit ist gewährleistet, daß bei einem Schaltvorgang in die andere Richtung, die Verbindung zwischen dem Arbeits­ anschluß A und dem Kanal P zur Druckmittelquelle von dem Kolbenabschnitt 86 des Kolbens 79 geschlossen wird, be­ vor der Kolbenabschnitt 86 die Verbindung zwischen dem Tankanschluß T zum Arbeitsanschluß A freigibt. Damit ist eine positive Schaltüberdeckung gewährleistet.

Claims (11)

1. Sitzventil mit zwei sich über einen mittleren Stift aufeinander abstützenden Sitzelementen, die von je einem Betätigungsstift wahlweise in dichtende Anlage an je eine Ventilsitzfläche verschiebbar sind, wobei in der jeweiligen Endstellung ein zwischen den einander abgekehrten Ventilsitzen in eine den Stift aufnehmende Bohrung mündender erster Anschluß jeweils über das von seinem Ventilsitz abgehobene Sitzelement mit je einem zweiten Kanal verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Stift als Kolben (40) ausgebildet ist und von dem Kolben der Durchlaßquerschnitt zwischen je einem mit dem ersten Anschluß (A) verbundenen Steuerkanal (52, 55) und je einem in dem Kolben vorgesehenen, in einen der zweiten Kanäle (P, T) mündenden Kanal (50, 51, 53, 54) steuerbar ist.

2. Sitzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkanäle in einer Ventilbuchse (35) vorgesehen sind, an deren Stirnseiten die Ventilsitzflächen (47, 48) ausgebildet sind.

3. Sitzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle im Kolben axiale stirnseitig ausmündende Längsbohrungen (50, 54) sind, die mit Ringnuten (51, 53) im Kolben (40) in Verbindung stehen.

4. Sitzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkanäle (52, 55) gegenüber den Ringnuten (51, 53) im Kolben so angeordnet sind, daß beide Steuerkanäle zeitweilig absperrbar sind.

5. Sitzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kolben (40) mit Feinsteuernuten versehen ist.

6. Sitzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Position des Kolbens von einem induktiven Wegaufnehmer meßbar ist, dessen Ausgangssignal in einem Lageregelkreis mit einem Sollwert verglichen wird und von dem Fehlersignal ein das Ventil betätigender Proportionalmagnet ansteuerbar ist.

7. Ventil mit einem Sitzelement, das von je einem Betätigungsstift wechselweise in dichtende Anlage an je einen Ventilsitz verschiebbar ist, wobei in der jeweili­ gen Endstellung ein zwischen der einander zugekehrten Ventilsitzen mündender erster Anschluß jeweils über das von seinem Ventilsitz abgehobenen Sitzelement mit je einem zweiten Kanal verbunden ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchlaßquerschnitt von je einem der zweiten Kanäle (T, P) zu den Ventilsitzen des Sitzelementes (68) von je einem zwischen dem Sitzelement und einem Betätigungsstift (72, 73) angeordneten Element steuerbar ist, das mit Steuerkanten zum Erzielen einer positiven Schaltüberdeckung versehen ist.

8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elemente Kolben (78, 79) sind, an denen jeweils ein mit einer Bohrung (80, 81) und einer Ventilsitzausnehmung zusammenwirkender Kolbenabschnitt (86) zur Steuerung des Durchlaßquerschnit­ tes angeformt ist.

9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen einer Gehäuseausnehmung (88, 89) und dem zugeordneten Ventilsitz (69, 70) der Kolben (78, 79) in der Bohrung (80, 81) geführt ist und mit Durchlaßbohrungen bzw. Durchlaßnuten (83) versehen ist.

10. Ventil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sitzelement (68) eine Kugel ist.

11. Ventil nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anschluß (A) mit einem Verbraucher und einer der zweiten Kanäle (P) mit einer Druckmittelquelle und der andere Kanal (T) mit einem Tank verbunden ist.