DE7326731U - Hydraulik und/oder Pneumatikventil, vorzugsweise als Bauteil eines Konstruktionsbaukastens - Google Patents

Description

Artur Fischer

72'ΓΙ Tumiingen Den, 13. Juli 1373

Ju/Sl

PM 2255

Hydraulik- und /oder Pneumatikventil

Die Erfindung betrifft ein Hydraulik- und/oder Pneumatikventil, vorzugsweise als Bauteil eines Konstruktionsbaukastens, mit einem Gehäuseteil und einem Ventiischieberteii und Anschlüssen für das Druckmedium.

In der Großtechnik ist die Anwendung der Hydraulik und/oder der Pneumatik zur Steuerung und als Antrieb für Werkzeugmaschinen, Anlagen oder dgl. allgemein gebräuchlich. Die
wichtigsten Teile innerhalb eines Hydraulik- oder Pneumatiksystems sind die verschiedenen zur Steuerung und Regelung notwendigen Ventile. Die Vielfalt der Steuerungs- und Regelungsaufgabeti macht auch eine entsprechend große Anzahl
von verschiedenen Ventilarten notwendig, vom einfachen
Zweiwegveni.il bis hin zum Servo- und Druckregel ventil .
Jede Ventilart liegt als fertige Baugruppe vor und wird
über ihre Anschlüsse mit den übrigen Bauteilen eines
Hydraulik- oder Pneumatiksystems verbunden. Aus Rationalisierungsgründen sind die Konstrukteure gezwungen, beim Aufbau einer Hydraulik- oder Pneumatikschaltung aufgängige und handelsübliche Ventile zurückzugreifen. Dies führt dann oft zu umfangreicheren Schaltungen als zur Erfüllung der
eigentlicher; Steuerungs- oder Regclungsaufgabe ansich
notwendig wäre.

- 2 PM 2255

An vielen Schulen, insbesondere Berufsschulen und Ingenieurschulen ist Hydraulik und Pneumatik Lehrfach. Die Vermittlung von Kenntnissen erfolgt in der Kegel anhand von fertigen Schaitungssystcmen, die zwar die Wirkung einzelner Ventilbaugruppen jedoch nicht d^rj in den Ventilbaugruppen ablaufenden Funktionen erkennen lassen. Damit fehlt eine wesentliche Voraussetzung für das Verständnis von hydraulischen bzw. pneumatischen Effekten,

Auf dem Lehrsektor besteht das Bestreben, den Schüler sowohl in Theorie und Praxis mit allen Ventilarten bekannt zu machen. Aus Kostengründen stehen jedoch in der Regel nur die gängigsten Ventilarten zur Verfugung.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Hydraulikbzw. Pneumatiksatz zu schaffen, der mit wenigen einfach herzustellenden Bauteilen auskommend eine große Anzahl von Steuerungs- und Regelungsmöglichkeiten bietet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Gehäuseteil und/oder das Ventilschieberteil in Grundelemente aufgeteilt sind, die entsprechend dem gewünschten Ventiltyp zusammensetz- und miteinander verbindbar sind.

Durch diese Ausgestaltung ist es nun möglich, mit einigen wenigen Grundelementen alle nur denkbaren Ventilarten bzw. Ventilkombinationen zusammenzusetzen. Entsprechend der Ausgestaltung der Grundelemente und entsprechend ihrer Anordnung zueinander können sowohl die fünf Grundbauarten von Ventilen, nämlich Wege- Drossel-, Druckregel-, Mengenregel- und Druckdifferenzventile als auch Kombinationen dieser Ventile zusammengestellt werden. Die Kostenersparnis

7326731 07.10.76

- 3 PM 2255

ist sehr groß, da wenige Grundelemente ausreichen, das jeweils gewünschte Ventil durcl entsprechendes Aneinanderreihen der Grundeiemente herzustellen. Dieser Vorteil kommt noch stärker auf dem Lehr- und Spielsektor zur Geltung, da hier die IBenutzungsdauer der einzelnen Ventile für bestimmte Zwecke sehr kurz sind und es demgemäß auf die Variationsmöglichkeiten noch stärker ankommt.

Ein ganz wesentlicher Vorteil der Erfindung ist jedoch die Erhöhung des Lerneffektes, der nunmehr nicht erst bei der fertigen Ventilbaugruppe, sondern schon eine Stufe vorher nämlich im Ventil selbst beginnt. Diese Stufe ist für das Verständnis der hydraulischen Effekte wesentlich, da im Ventil z. B. der Drosselvorgang stattfindet, der die Relgeiung von Druck, Druckkraft, Geschwindigkeit und Beschleunigung im System erst ermöglicht.

Durch die Aufteilung eines Ventils in einfach herstellbare Grundelemente wurden auch die Schwierigkeiten ausgeräumt, die bislang einer Herstellung von hydraulischen und pneumatischen Kleinbauteilen für einen Baukasten entgegengestanden sind. Das Zusammenstecken der Grundelemente erfolgt in einfachster Weise über einen Montagedorn, dessen Außendurchmesser der Ventilkammerbohrung entspricht. Nach Befestigung der Grundelemente kann dann der Montagedorn wieder entfernt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Befestigung dadurch erfolgen, daß die Grundelemente des Gehäuseteils durch die an den Ecken der vorzugsweise quadratisch ausgebildeten Grundelemente angeordneten Bohrungen hindurchgesteckt werden. Der Zusammenhalt der Grund-

7326731 07.10.78

elemente erfolgt dnnn über auf die Enden der Zugstangen aufgedrehten Muttern.

In einer weiteren Crcj'inzung der Erfindung kann das Gehäuseteil aus ein oder mehreren der folgenden Grundelemente zusammensetzbar bein:

a) Endelemonte mit einer zentrischen Lagerbohrung für das Ventilschieberteil und einem Dichtungsring zur Abdichtung gegen die Ventilkammer,

b) Distanzelemcnte mit einer inneren Zuführung und einer Durchlauföffnung,

c) Distanzelemente mit einer inneren und äußeren Zuführung (Anschluß) und einer Durchlauföifnung,

d) Steuerelemente mit Steuerkanten und drei Durchlauföffnungen.

Diese vier Grundelemente des Gehäuseteiles reichen aus, jede Ventilart und Ventilkombination herzustellen. Den beidseitigen Abschluß eines Ventiles bilden die Endelemente , die eine zentrische Bohrung als Lager für den Ventilschieberteil aufweisen. Zur Abdichtung der Ventilkammer sind die Lagerbohrungen dieser Endelemente noch mit einem Dichtungsring ausgekleidet.

Durch entsprechende Aneinanderreihung der Distanzelemente mit einer inneren, eine Verbindung zwischen Ventilkammer und Durchlauföffnung herstellende Zuführung, der Distanzelemente mit einer inneren und äußeren als Anschlußstutzen zum Aufschieben von Gummileitungen ausgebildeten Zuführung und den Steuerelementen ergeben sich jeweils die gewünschten Ventilarten und Venti !kombinationen.

7326731 O7.10.76

PM 2255

Schließlich ist auch in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Ventilschieberteil aus ein oder mehreren der folgenden, auf eine Ventilschieberstange aufschiebbaren Grundelemente zusammensetzbar:

a) Schieberelemente mit Steuerkanten,

b) Schieberdistanzelemente.

Die Zusammensetzb3rkeit des Ventilschieberteiles bedeutet einen weiteren Rationalisierungseffekt, da nicht nur das Gehäuseteil, sondern auch das Ventilschieberteil entsprechend der gewünschten Ventilart zusammensetzbar und auf den Gehäuseteil abstimmbar ist. Hierzu ist lediglich eine für alle Ventilarten gleiche Ventilschieberstange notwendig, auf die die Schieberelemente mit den Steuerkanten und zwischen diesen jeweils die im Durchmesser etwas geringeren Schieberdistanzelemente aufschiebbar und beispielsweise mit Muttern festsetzbar sind.

Schließlich können auch in einer weiteren Ergänzung der Erfindung die Grundelemente aus Kunststoff vorzugsweise aus glasklarem Styrol-Acrylnitril (SAN) bestehen. Dieser Werkstoff nimmt keine Flüssigkeit auf und kann damit auch nicht aufquellen. Des weiteren ist bei Verwendung von glasklarem Styrol- Acrylnitril auch das Innere des zusammengebauten Ventiles und damit der Funktionsablauf sichtbar, was wiederum eine Steigerung des Lerneffektes bedeutet .

Schließlich können noch in einer weiteren Ergänzung der Erfindung die Außenflächen der Grundelemente des Gehäuseteiles mit Verbindungsmitteln, vorzugsweise hinterschnittenen Verbindungszapfen und/oder hinterschnittenen Nuten verschen sein. Dies ermöglicht die Integration des Hydraulik- bzw.

7326731 07.10.76

- 6 PM 2255

Pneumatiksatzes in bestehende Konstruktionsbaukastensysteme zur Erweiterung der Modellgestaltung.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Figur 1 zeigt ein mit den Crundelementen zusammengesetztes Vier/Drei-Wegeventi i

Figur 2 zeigt ein Distanzelement mit innerer Zuführung und einer Durchlauföffnung,

Figur 3 zeigt ein Distanzelement mit innerer und äußerer Zuführung und einer Durchlauföffnung,

Figur 4 zeigt ein Steuerlement mit Steuerkanten und drei Durchlauföffnungen,

Figur 5 zeigt ein Endelement mit zentrischer Lagerbohrung und Dichtungsring.

Figur 1 zeigt als Beispiel für eine mit den Crundelementen zusammensetzbar Ventilart ein Vier/Drei-Wegeventil 1. Insgesamt werden 25 Grundelemente 2a, 2b, 2c, 2d, für das Cehäusteil 2 und neun Grundelemente 3a, 3b Für den Ventilschieberteil 3 verwendet. Vier Grundelemente 2b sind mit Anschlußstutzen versehen, wovon einer für die Pumpe , einer für den Tank und zwei fü» das Anschließen von Verbrauchern (V 1, V 2) dienen. Den Abschluß eines jeden Ventiles bilden die zwei Endelemente 2d, die beide mit einer zentrischen Bohrung 5 zur Lagerung des Vcntilschieberteiles versehen sind. Zur Abdichtung der Ventilkammer 6 sind diese Bohrungen 5 noch zusätzlich mit Universaldichtelementen 7

7326731 O7.10.76

ausgekleidet. Zum Anfügen von Bauteilen eines Konstruktionsbaukastens sind die Endelemente 2d noch mit Verbindungsmitteln wie hinterschnittene Verbindungszapfen versehen.

Die gewünschte Ventilart bzw. Ventilkombination ergibt sich aus der jeweiligen Zuordnung und Aneinanderreihung der verschiedenen Grundelemente des Cehäuseteiles 2 und des Ventilschieberteiles 3, Außer den beiden Endelementen 2d wurden für das dargestellte Vier/Drei-Wegeventil 1 zehn Distanzelemente 2a mit innerer Zuführung 9 und einer Durchlauföffnung 10 , vier Distanzelemente 2b mit innerer 9 und äußerer Zuführung (Tank, V 1, Pumpe^JJ und einer Durchlauföffnung 10 und neun Steuerelemente 2c mit Steuerkanten und drei Durchlauföffnungen 10 verwendet. Der Zusammenhalt der Crundelemente erfolgt über vier Zugstangen 11, die durch die an den Ecken der quadrat.sch ausgebildeten Grundelemente angeordneten Bohrungen 12 hindurchgesteckt werden. Zum Zusammenspannen werden auf die die Endeiemente über ragenden Enden der Zugstangen Muttern 13 aufgeschraubt. Der Anschluß des Ventils an das Hydraulik- bzw. Pneumatiksystem erfolgt über Druckschläuche die auf die Anschlußstutzen (nicht dargestellt) unter Spannung aufschiebbar sind.

Der Ventilschieberteil 3 besteht aus der über ihre gesamte Länge einen gleichen Außendurchmesser aufweisenden Ventilstange 14, den Schieberelemcnten 3a mit Steuerkanten und den zwischen den Schieberelementen angeordneten Schieberdistanzelementen 3b, die einen etwas geringeren Außendurchmesser haben als die Schieberlemente 3a. Für den Zusammenbau des Ventiles 1 wird ein Montagedorn verwendet, dessen Außendurchmesser dem Außedurchmesser der Schieberelemente und damit dem Duchmesser der Ventilkammer 6 ent-

7326731 07.10.76

PM 2255

spricht. Auf diesen Montagedorn werden dann in der entsprechenden Reihenfolge die Grundelemente 2a, 2b, 2c außer den Endelementen 2d aufgeschoben und anschließend dann mit den Zugstangen und den auf diese aufschraubbaren \ Vittern verspannt. Danach wird der Montagedorn entfernt und an dessen Stelle der Venti[schieberteil 3 eingeschoben. Als letztes werden dann die Endelemente 2d auf die Ventilstange 14 aufgeschoben und mit weiteren auf die Zugstangenenden aufschraubbaren Muttern 13 mit den übrigen Grundelementen verspannt.

In Figur 2 ist das Grundelement 2a des Gehäuseteils 2 mit einer inneren Zuführung 9 und einer Durchlauföffnung 10 dargestellt. Der Durchmesser der Ventilkammerbohrung 6 dieses Grundelementes 2a ist etwas größer als der Außenmesser des Schieberelementes 3a des Ventilschieberteiles 3.

j Das Grundelement 2b nach Figur 3 ist das Gleiche wie das Grund

element 2a nach Figur 2, weist allerdings zusätzlich noch einen Anschlußstutzen 15 für die äußere Zuführung auf.

Der Durchmesser der Ventilkammerbohrung 6 des Steuerelementes 2c nach Figur 4 entspricht dem Außendurchmesser des Schieberelementes 3a und bildet damit in Verbindung mit diesem die für die Steuerung dos Ventiles 1 notwendigen Steuerkanten. Für den Durchlauf des Druckmediums sorgen drei von der Ventilkammerbohrung 6 abgegrenzte Durchlauföffnung 10.

^; Die das Ventil abschließenden Endelemente 2d nach Figur 5

sind mit der Lagerbohrung 5 für die Ventüstange 14 versehen. Zur Abdichtung der Ventilkammer sind diese Lagerbohrungcn 5 zusätzlich noch mit je einem Dichtungsring 7 ausgekleidet. Zur Aufnahm·· dor «luf die ZugsUmgcnonden zum Festspannen der übrigen Grundelemenlo aufgeschraubten Müllern 13 weisen die EndefemenUi 2d Aussparungen 16 auf, die eine Anlage der End-

elemente 2cJ nn die übrigen Grundclemcnte zulöiit.

7326731 07.10.76

Claims (7)

1. Patenansprüche

   ,/Hydraulik- und/oder Pneumatikventil, vorzugsweise als Bauteil eines Konstruktionsbaukastens>mit einem Gehäuseteil und einem Ventilschiebertei! und Anschlüssen für das Druckmedium, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (2) und/oder das Ventilschieberteil (3) in Grundelemente (2a, 2b, 2c, 2d, 3a, 3b) aufgeteilt sind, die entsprechend dem gewünschten Venttltyp zusammensetz- und miteinander verbindbar sind.
2. 2. Hydraulik- und/oder Pneumatikventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundelemente (2a, 2b, 2c, 2d) des Gehäuseteils (2) über Zugstangen (11) miteinander verbindbar sind.
3. 3. Hydraulik- und/oder Pneumatikventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (2) aus ein oder mehreren der folgenden Grundelemente (2a, 2b, 2c, 2d) zusammensetzbar ist:

   a) Endelemente (2d) mit einer zentrischen Lagerbohrung (5) für das Ventil schieberteil (3) und einem Dichtungsring (7) zur Abdichtung der Ventilkammer (O ,

   b) Distanzelemente (2a) mit einer inneren Zuführung (9) und einer Durchlauföffnung (10),

   c) Distanzelemente (2b) mit einer inneren (9) und einer äußeren Zuführung (15)und einer Durchlauföffnung (10),

   d) Steuerelemente (2c) mit Steuerkanten und drei Durchlauföffnungen (10).

   7326731 07.10.76

   PM 2255
4. 4. Hydraulik- und/oder Pneumatikventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilschieberteil (3) aus ein oder mehreren der folgenden, auf eine Ventilschieberstange (14) aufschiebbaren Grundelementen (3a, 3b) zusammensetzbar ist:

   a) Schieberelemente(3a) mit Steuerkanten,

   b) Schieberdistanzelemente (3b).
5. 5. Hydraulik- und/oder Pneumatikventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundelemente aus Kunststoff vorzugsweise aus glasklarem Styrol- Acrylnitril (SAN) bestehen.
6. 6. Hydraulik- und/oder Pneumatikventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen der Grundelemente des Gehäuseteiles (2) mit Verbindungsmitteln (8) vorzugsweise hinterschnittenen Verbindungszapfen und/oder hinterschnittenen Nuten versehen sind.
7. 7. Hydraulik- und/oder Pneumatikventil nachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Gehäuseteil (2) bildenden Grundelemente (2a, 2b, 2c) bei Beibehaltung ihrer Form den Druckmittelstrom innerhalb des Ventils und damit dessen Funktion ändern können, indem sie um das ein- oder mehrfache von 90 0 verdreht eingebaut werden.

   73?6731 07.10.76