DE3837705A1 - Kolbenschieberventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kolbenschieberventil nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei solchen bekannten Kolbenschieberventilen sind das Gehäuse und der Kolben mit Öffnungen und Ringnuten versehen, um die Steuerkanten zu bilden. Die Herstellung solcher Kolben und Gehäuse ist aufwendig und schwierig. Insbesondere ist es aufwendig, eine gewünschte Überdeckung zwischen den Steuerkanten zu erreichen. Vor allem ist eine sogenannte Null-Überdeckung nur durch erheblichen herstellungstechnischen Aufwand zu erreichen. Unter Null-Überdeckung ist zu verstehen, daß die Steuerkanten von Kolben und Gehäuse in einer bestimmten Kolbenstellung genau deckungsgleich liegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungs­ gemäße Kolbenschieberventil so auszubilden, daß die Steuer­ kanten von Kolben und Gehäuse fertigungstechnisch sehr einfach entsprechend den gestellten Anforderungen herge­ stellt werden können.

Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Kolbenschieber­ ventil erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Kolbenschieberventil werden die Steuerkanten von Gehäuse und Kolben durch die Ringe ge­ bildet, die in das Gehäuse eingesetzt bzw. auf dem Kolben angeordnet werden. Das Gehäuse und der Kolben selbst können dadurch fertigungstechnisch sehr einfach hergestellt werden. Mit den Ringen ist es in einfacher Weise möglich, jedes gewünschte Kolbenschieberventil und jedes gewünschte Überdeckungsverhältnis einzustellen. Eine Null-Überdeckung ist besonders einfach herstellbar. In diesem Fall werden die einander gegenüberliegenden Ringe von Kolben und Gehäuse gemeinsam an ihren Stirnseiten bearbeitet, vorzugsweise geschliffen oder geläppt. Dadurch haben diese beiden Ringe, bedingt durch dieses Herstellungsverfahren, exakt gleiche Dicke. Werden diese Ringe anschließend in das Kolbenschieberventil eingebaut, dann ist sichergestellt, daß bei einer bestimmten Kolbenstellung die Steuerkanten dieser Ringe genau deckungsgleich liegen. Selbstverständlich kann auch eine positive oder eine negative Überdeckung ein­ gestellt werden. In diesem Falle werden unterschiedlich dicke Ringe für den Kolben und das Gehäuse verwendet. Das erfindungsgemäße Kolbenschieberventil läßt sich nach dem Baukastenprinzip aus einzelnen Ringen je nach den gestellten Anforderungen sehr einfach zusammenbauen. Das erfindungs­ gemäße Kolbenschieberventil ist wegen dieser einfachen Ausbildung und des problemlosen Zusammenbaus hervorragend für die Serienproduktion geeignet.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt teilweise im Axialschnitt und teilweise in Ansicht ein erfindungsgemäßes Kolbenschieberventil.

Das Kolbenschieberventil ist im Ausführungsbeispiel als 4/3-Wegeventil ausgebildet. Es hat eine Gehäuse 1, das an einem Ende durch einen Haltedeckel 2 geschlossen ist. Am anderen Ende ist auf das Gehäuse 1 ein Stell­ elementgehäuse 3 aufgesetzt, auf das seinerseits ein Gehäuse 4 einer Justageeinrichtung 5 aufgesetzt ist. Alle Gehäuse 1, 3, 4 sitzen abgedichtet aufeinander. Auch zwischen dem Haltedeckel 2 und dem Gehäuse 1 ist eine Dichtung 6 vorgesehen.

Im Gehäuse 1 sind Führungsringe 7, 7 a, 7 b untergebracht, die jeweils durch einen Distanzring 8, 8 a voneinander ge­ trennt sind. Die Ringe 7, 7 a, 7 b, 8, 8 a liegen aufeinander und sind radial in das Gehäuse 1 eingepreßt. Der Führungs­ ring 7 b liegt an einem radial nach innen gerichteten Flansch 9 des Stellelementgehäuses 3 an. Der Führungsring 7 liegt am Haltedeckel 2 an, mit dem das Ringpaket 7, 7 a, 7 b, 8, 8 a axial vorgespannt wird. Die Führungsringe und die Distanzringe liegen somit fest aneinander.

Die Führungsringe 7, 7 a, 7 b dienen als Führung für einen im Gehäuse 1 untergebrachten Kolben 10, auf dem zwei Steuerringe 11, 11 a sitzen, die durch einen Distanzring 12 voneinander getrennt sind. Die Ringe 11, 11 a, 12 liegen ebenfalls aneinander. Der Steuerring 11 liegt auf einem Bund 13 des Kolbens 10 auf. Der andere Steuer­ ring 11 a liegt an einem Bund 14 eines Führungsteils 15 an, der stirnseitig in den Kolben 10 geschraubt wird und so die Ringe 11, 11 a, 12 axial sichert. Die Steuerringe 11, 11 a und der Distanzring bilden die Steuerkanten des Kolbens 10. Die Steuerkanten im Gehäuse 1 und der Kolben­ bohrung 16 werden durch die Führungsringe 7, 7 a, 7 b gebildet.

Das Kolbenschieberventil hat die Arbeitsanschlüsse A, B, den Druckanschluß P sowie die Rücklaufanschlüsse T. Die Arbeitsanschlüsse A und B münden in Ringräume 17, 18 in den Distanzringen 8 und 8 a, der Druckanschluß P in einen Ringraum 19 im Führungsring 7 a und die Rücklaufanschlüsse T in Ringräume 20 und 21 in den Führungsringen 7 und 7 b.

Da die Steuerkanten im Gehäuse 1 und in der Kolbenbohrung sowie die Steuerkanten des Kolbens 10 durch die verschiedenen Ringe gebildet werden, kann dieses Kolbenschieberventil in einfacher Weise so eingestellt werden, daß es an allen Steuerkanten mit einer sogenannten Null-Überdeckung arbeitet. Dies bedeutet, daß der Führungsring 7 a und die Distanzringe 8, 8 a sowie die zugehörigen Steuerringe 11, 11 a und der zugehörige Distanzring 12 auf dem Kolben 10 exakt gleiche Dicke haben. Dies ist in einfacher Weise dadurch möglich, daß die gemeinsame Länge der zugehörigen Ringe von Gehäuse und Kolben vor der Montage des Kolbenschieberventils ge­ meinsam geschliffen und/oder geläppt wird. Die im Ein­ bauzustand einander gegenüberliegenden Ringe haben dadurch exakt gleiche Dicke, so daß ohne Schwierigkeiten die gewünschte Null-Überdeckung erreicht wird.

Das Kolbenschieberventil läßt sich mittels der Ringe im Baukastensystem zusammenstellen. Anstelle der bevorzugten Null-Überdeckung kann mit den Ringen auch eine positive oder eine negative Überdeckung erreicht werden. In diesem Falle werden entsprechend ungleich dicke Ringe zum Aufbau des Kolbenschieberventiles verwendet. Bei der positiven Über­ deckung sind die auf dem Kolben 10 sitzenden Ringe breiter als die gegenüberliegenden Ringe des Kolbengehäuses 1, so daß während des Schaltvorganges kurzzeitig alle An­ schlüsse gesperrt sind. Bei einer negativen Überdeckung sind die auf dem Kolben 10 sitzenden Ringe geringfügig dünner als die jeweils gegenüberliegenden Ringe des Kolben­ gehäuses 1. In diesem Falle stehen während des Schalt­ vorganges alle Anschlüsse kurzzeitig miteinander in Verbindung. Mit den einzelnen Ringen ist es somit auf einfache Weise möglich, das jeweils gewünschte Über­ deckungsverhältnis des Kolbenschieberventiles genau einzu­ stellen.

In der Zeichnung ist die Null-Überdeckung dargestellt, bei der die einander gegenüberliegenden Ringe des Kolbens 10 und des Gehäuses 1 genau gleiche Dicke haben, so daß in der gezeigten Mittelstellung des Kolbens 10 alle An­ schlüsse gesperrt sind, ohne daß eine Überlappung der Ringe stattfindet.

Der Kolben 10 ist mit einem Stellelement 22 fest verbunden, das im Stellelementgehäuse 3 untergebracht ist. Im bevor­ zugten Falle ist dieses Stellelement 22 ein Piezoelement, mit dem sehr feinfühlig und genau kurze Hubwege erzeugt werden können. Das Stellelement 22 hat einen zentralen Ansatz 23, mit dem es in den fest mit dem Kolben 10 ver­ bundenen Führungsteil 15 geschraubt ist. Auf der gegen­ überliegenden Seite ist das Stellelement 22 mit einem weiteren Gewindeansatz 24 versehen, mit dem es in einen Rückhalter 25 geschraubt ist. Er hat einen auf dem Stell­ element 22 aufliegenden halbkugelförmigen Auflageteil 26, der teilweise durch eine zentrale Öffnungen 27 eines Federtellers 28 ragt. Der Rand 29 der Öffnung 27 ist an die Oberflächenausbildung des Auflageteiles 26 angepaßt, so daß der Rückhalter 25 nicht durch die Öffnung 27 in Richtung auf das Stellelement 22 fallen kann.

Der Federteller 28 steht unter der Kraft einer Druckfeder 30, die das Stellelement 22 mit Abstand umgibt und sich auf dem Flansch 9 des Stellelementgehäuses 3 abstützt. Mit der Druckfeder 30 wird das Stellelement 22 über den Federteller 28 und den Rückhalter 25 mit einer Kraft, die größer ist als die Kraft des Stellelementes 22, gegen die Justageein­ richtung 5 gedrückt.

Im Gehäuse 4 ist axial eine Grobeinstellschraube 31 vorge­ sehen, die axial geringfügig versetzt gegenüber dem Rück­ halter 25 angeordnet ist und über eine Kugel 32 nahe einem Ende auf einem Hebel 33 aufliegt. Am anderen Ende des Hebels 33 liegt über eine Kugel 34 eine Feineinstellschraube 35 an. Der Hebel 33 ist in einer Vertiefung 36 in der dem Feder­ teller 28 zugewandten Seite des Gehäuses 4 angeordnet. Der Hebel 33 weist etwa in Höhe der Grobeinstellschraube 31 auf seiner dem Rückhalter 25 zugewandten Seite eine Ver­ tiefung 37 auf, in der ein Gleitschuh 38 untergebracht ist, der unter Zwischenlage einer Kugel 39 auf dem Rückhalter 25 aufliegt.

Der Kolben 10, das Stellelement 22 und der Rückhalter 25 haben eine gemeinsame Achse 40, die gegenüber der Achse 41 der Grobeinstellschraube 31 versetzt ist. Mit der Justageein­ richtung 5 können die Steuerkanten des Kolbens 10 sehr fein­ fühlig zu den Steuerkanten des Gehäuses 1 eingestellt werden, so daß eine exakte Null-Überdeckung ohne Mühe eingestellt werden kann. Durch die Lage der Angriffspunkte 32, 34 der beiden Stellschrauben 31, 35 und des Rückhalters 25 über den Gleitschuh 38 auf den Hebel 33 wird eine Über­ setzung der Zustellbewegung der Feineinstellschraube 35 auf das Stellelement 22 und den Kolben 10 erreicht.

Anstelle des Piezoelementes als Stellelement 22 können auch andere Stelleinrichtungen eingesetzt werden, z. B. alle Arten von Stellmagneten, mechanische Antriebe, die gegebenen­ falls computergesteuert sein können, und dgl.

Die bevorzugte Verwendung eines Piezoelementes als Stell­ element 22 hat den Vorteil, daß das Piezoelement auf Änderungen der jeweiligen Störgröße augenblicklich reagieren kann, so daß die Änderung in der Stellgröße sofort beseitigt wird. Wird das Piezoelement 22 erregt, verschiebt es infolge seiner Verformung den Kolben 10 in der Kolbenbohrung 16. Mit dem Piezoelement und der Justageeinrichtung 5 läßt sich der Kolben 10 exakt auf den gewünschten Arbeitspunkt einstellen.

Das Kolbenschieberventil kann als Wegeventil, als Fühler­ ventil, als Proportionalventil oder dgl. ausgebildet sein.

Claims (19)

1. Kolbenschieberventil mit einem Gehäuse, in dem ein Kolben verschiebbar ist, der Steuerkanten aufweist, die mit Steuerkanten des Gehäuses zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkanten des Gehäuses (1) und des Kolbens (10) jeweils durch Ringe (7, 7 a, 7 b, 8, 8 a; 11, 11 a, 12) gebildet sind, die im Gehäuse (1) und auf dem Kolben (10) angeordnet sind.

2. Kolbenschieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe des Gehäuses (1) Führungsringe (7, 7 a, 7 b) für den Kolben (10) und Distanzringe (8, 8 a) sind, die zwischen den Führungs­ ringen liegen.

3. Kolbenschieberventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzringe (8, 8 a) größeren Innendurchmesser haben als die Führungsringe (7, 7 a, 7 b) .

4. Kolbenschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (7, 7 a, 7 b, 8, 8 a) des Gehäuses (1) radial in das Gehäuse gepreßt sind.

5. Kolbenschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe des Kolbens (10) Steuerringe (11, 11 a) sind, die durch einen Distanzring (12) voneinander getrennt sind.

6. Kolbenschieberventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzring (12) des Kolbens (10) kleineren Außendurchmesser hat als die Steuerringe (11, 11 a).

7. Kolbenschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (7, 7 a, 7 b, 8, 8 a) des Gehäuses (1) zwischen zwei Anschlägen (2, 9) liegen.

8. Kolbenschieberventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Anschlag (9) durch ein Gehäuseteil (3) gebildet ist.

9. Kolbenschieberventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Anschlag (2) durch einen Haltedeckel gebildet ist, mit dem die Ringe (7, 7 a, 7 b, 8, 8 a) des Gehäuses (1) axial vorspannbar sind.

10. Kolbenschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (11, 11 a, 12) des Kolbens (10) zwischen zwei Anschlägen (13, 14) axial gesichert sind.

11. Kolbenschieberventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Anschlag (13) ein Bund des Kolbens (10) ist.

12. Kolbenschieberventil nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Anschlag (14) ein Bund eines Führungsteiles (15) ist, der fest mit dem Kolben (10) verbunden ist.

13. Kolbenschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (7, 7 a, 7 b, 8, 8 a; 11, 11 a, 12) des Gehäuses (1) und des Kolbens (10) axial aneinanderliegen.

14. Kolbenschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß einander gegenüberliegende Ringe von Gehäuse (1) und Kolben (10) vor dem Zusammen­ bau zusammen bearbeitet, wie geschliffen oder geläppt, werden.

15. Kolbenschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (10) mit mindestens einem Stellelement (22) verbunden ist.

16. Kolbenschieberventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (22) ein Piezoelement ist.

17. Kolbenschieberventil nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (22) unter Federkraft an einer Justageeinrichtung (5) anliegt.

18. Kolbenschieberventil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft größer ist als die vom Stellelement (22) ausgeübte Kraft.

19. Kolbenschieberventil nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Justageeinrichtung (5) zwei Stellschrauben (31, 35) aufweist, die an einem Übersetzungshebel (33) angreifen, mit dem der Kolben (10) mit dem Stellelement (22) axial einstell­ bar ist.