DE7924113U1 - Steuerventil - Google Patents

Description

ItII Il «· * ♦ ■· · f

Festo-Maschinenfabrik Gottlieb Stoll, 73oo Esslingen a.N,

Steuerventil

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein derartiges Steuerventil so weitergebildet werden, daß auch in Zwischenstellungen des Ventilschiebers, welche beim Bewegen von der einen Arbeitsstellung in die andere durchlaufen v/erden, kein Abfallen des dem Vorsteuerventil übermittelten Speisedruckes auftritt. Ein solches Abfallen des Speisedruckes durch vorübergehendes Herstellen einer Verbindung zwischen der Speisedruckquelle und Niederdruck würde nicht nur zu einem unerwünschten Verlust

— 7 —

an Druckmittel führen, sondern auch, zu einer Verlängerung der Schaltzeit des Ventiles. Die Erfindung hat sich also die Aufgabe gestellt, eine Ventilanordnung der hier in Frage stehenden Art zu schaffen, die bei einfachem, kostengünstigem Aufbau und einfacher Montage sicherstellt, daß auch in Zwischenstellungen des Ventilschiebers, die beim Bewegen von der einen Arbeitsstellung in die andere Arbeitsstellung durchlaufen werden, kein Abfallen des dem Vorsteuerventil übermittelten Speisedrucks auftritt und daß der· Ansprechdr-uck des Ventils vermindert wird.

Die oben angegebene Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Steuerventil gemäß Anspruch 1.

Ein Vorteil der bei dem erfindungsgemäßen Steuerventil erhalten wird, ist also der, φβ auch der Ansprechdruck des Ventiles erheblich vermindert werden kann. In der Praxis wurde eine Verminderung des minimalen Ansprechdruckes um einen Faktor 2 erreicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß dsm Anspruch J ist im Hinblick auf ein gutes Verformen der Dichtlippen in axialer Richtung von Bedeutung. Diese gute axiale Verformbarkeit der

• ι t ■ I·

• * I lit

4 lit t till

Dichtlippen ist im Hinblick auf ein möglichst lange an-

dauerndes Verschließen der Speiseöffnung beim Bewegen des i

Ventilschiebers von der einen Arbeitsstellung in die i

andere "von Bedeutung. !

Eei einem Steuerventil gemäß Anspruch 6 brauchen keinerlei ] externe Verbindungen zwischen dem Vorsteuerventil und dem ! Hauptventil hergestellt zu werden-, \

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher j erläutert. In dieser zeigt die einzige Figur einen axialen | Schnitt durch ein überschneidungsfrei arbeitendes Steuer-

ventil für einen doppelt wirkenden Arbeitszylinder. j

In der Zeichnung ist ein 5/2-Steuerventil für einen nicht ί

I wiedergegebenen doppelt wirkenden Arbeitszylinder gezeigt. j Es hat ein Gehäuse 1o, in welchem eine mehrfach abgestufte

Ventilbohrung 12 vorgesehen ist. Diese steht in ihrer Mitte j

ί mit einer Speiseöffnung 14- in Verbindung, die mit einer I

nicht wiedergegebenen Druckluftquelle verbindbar ist. Axial

i außerhalb der Speiseöffnung 14 münden auf der gegenüber- j liegenden Seite zwei Lastöffnungen 16 und 18 in die Ventilbohrung 12 ein, welche mit den beiden Arbeitsräumen eines zu
steuernden Druckluft-ArbeitsZylinders verbindbar sind. Axial I außerhalb der beiden Lastöffnungen 16 und 18 stehen zwei !

r · * ο

Druckentlastungsöffnungen 2o, 22 mit der Ventilbohrung 12 in Verbindung. Sie liegen über bzw. unter der Speiseöffnung 14.

24, 26
Mittige Ventilsitze/trennen die Speiseöffnung von der Lastöffnung 16 bzw. 18. Ähnlich liegt zwischen der Lastöffnung und der Druckentlastungsöffnung 2o ein Ventilsitz 28 usad zwischen der Last öffnung 18 und der Druckentlastungsöffnung 22 ein Ventilsitz 3o. Ein oberer Endabschnitt 32 der Ventilbohrung 12 bildet einen Zylinder für einen Ventilstellmotor. Ein unterer Endabschnitt 34 der Ventilbohrung nimmt einen hülsenförmigen Ventilsitzträger 36 dicht auf und ist unten durch einen Stopfen 38 Ta?schlossen.

In der Ventilbohrung 12 ist ein insgesamt mit 4o bezeichneter Ventilschieber angeordnet. Zu diesem gehört ein metall!scher Schieberkörper 42 mit mittigen kegeligen Bunden 44 und 46, zwischen welche ein zwei außenliegende radiale Dichtflächen aufweisendes mittiges Dichtelement 48 eingespannt ist, und äußere Bunde 5o, 52, an welchen jeweils ein eine radiale Dichtfläche aufweisendes äußeres Dichtelement 54 bzw. 56 abgestützt ist.

Das Dichtelement 54 ist auf einen Kolbenkörper 58 aufgesetzt und trägt zugleich eine Kolben-Dichtlippe 6o und eine Führungslippe 62. Das Dichtelement 56 steht unter der Vorspannung einer am Boden des Stopfens 38 abgestützten Feder 64. Ein unterer Endabschnitt 66 des Schieberkörpers 42 ist im Gleit-

- 1o -

■> ·- β "β -β

- 1ο -

sitz in einer angeformten Hülse 68 des Stopfens 38 gelagert. Auf diese Weise ist der Ventilschieber 4o in der Ventilbohrung 12 beidendig geführt und federnd in die obere Arbeitsstellung vorgespannt,.

Zum nach unten bewegen des Ventilschiebers 4o ist der durch den Kolben 58 und den oberen Endabschnitt 32 der Vantilbohrung 12 vorgegebene Stellmotor-Arbeitsraum 7o über einen nicht wiedergegebenen Kanal mit dem Auslaß eines Vorsteuerventils 72 verbunden, das einen Elektromagneten zum Bewegen seines eigsen Ventilkörpers aufweist. Einlaßseitig ist das Vorsteuerventil 72 über einen in einem oberen Gehäusedeckel 74 ausgebildeten Kanal 76 u^cl einen im Gehäuse Io ausgebildeten Steuerkanal 78 mit der Speiseöffnung 14 verbunden.

Das mittige Dichtelement 48 hat zwei sich zum freien Rand hin verjüngende Dichtlippen 8o, deren axial außenliegende Stirnflächen im unverforinten Zustand senkrecht zur Dichtelementachse verlaufen und die beiden Dichtflächen des Dichteleiuentes 48 darstellen. Die axial innenliegenden Oberflächenabschnitte der Dichtlippen 8o begrenzen im unverformten Zustand eine V-förmige Ringnut 82. Von de^i beiden Stirnflächen des Dichtelementes 48 springt jeweils eine Ringnut 84 beim radial innenliesenden Ende axial nach innen zurück. Auf diese Weise lassen sich die Dichtlrgien So gut verkippen.

- 11 -

• It 1 >
• ItI I » ·

- 11 -

Der axiale Abstand der ebenen aufliegenden Stirnflächen des
Dichtelementes 48 ist etwas größer, aber zumindest gleich
groß \ie der axiale Abstand zwischen den zugeordneten Ventil-

sitzen 24 und 26. Damit ist sichergestellt, daß die Dicht- ^f lippen 8o in mittleren Übergangsstellungen des VentilSchiebers,
die beim Bewegen von der einen Arbeitsstellung in die andere
durchlaufen werden, an beiden Ventilsitzen 24 und 26 gleich- , zeitig anliegen, und daß eine direkte Strömungsverbindung
zwischen der Speiseöffnung 14 und einer der Druckentlastungs- : Öffnungen 2o und 22 besteht. Diese w-.rd aus der nachstehenden
Beschreibung der Arbeitsweise des Steuerventiles noch deut- , licher.

In der Zeichnung ist das 5/2-Steuerventil in derjenigen Arbeitsstellung wiedergegeben, die sein Ventilschieber bei
fehlender Erregung des Vorsteuerventiles 72 unter der Kraft ' der Feder 64 einnimmt. In dieser ersten Arbeitsstellung ist I

die Lastöffnung 18 mit der Speiseöffnung 14 und die Last- f

Öffnung 16 mit der Druckentlastungsöffnung verbunden. |

W-rd nun das Vorsteuerventil 72 erregt, so gelangt der Druck
in der Speiseöffnung über den Steuerkanal 78 an den Kanal
76 und das Vorsteuerventil 72 in den Arbeitsraum des Ventilstellmotors. Die Druckbeaufschlagung des Kolbenkörpers 58
führt zu einer Bewegung des VentilSchiebers 46 in Abwärtsrichtung unter Komprimierung der Feder 64. Bei dieser Abwärts-

- 12 -

- 12 -

bewegung wird, der Ventilsitz 28 durch die ebene untere Stirnfläche des Dichtelementes 54- verschlossen, bevor die obere

24
der Dichtlippen 8o vom Ventilsitz/abhebt. Außerdem kommt die untere der Dichtligpen 8o in Anlage an den Ventilsitz 26 bevor der Ventilkörper 56 vom Ventilsitz 3o nennenswert abhebt. Damit ist sichergestellt, daß der Druck in der Speiseöffnung 14- nie aufgrund einer direkten vorübergehend hergestellten Verbindung zu einer der Druckentlastungsöffnungen 2o, 22 abgebaut wird. Gleiches gilt auch für das Zurückbewegen des Ventilschiebers 4-0 aus der unteren Arbeitsstellung in die obere unter der Kraft der Feder 64-,

Claims (8)

1. 21. August 1980 D 8068 - reh

   I Festo-Maschinenfabrik Gottlieb Stoll, 73oo Esslingen a.JS.

   I Steuerventil

   Ansprüche

   Λ. Steuerventil für einen doppelt wirkenden Arbeitszylinder, mit

   a) einem Gehäuse, in welchem eine Ventilbohrung ausgebildet ist, die ihrerseits mit zwei LastÖffnungen, einer axial zwischen den Lastöffnungen angeordnete Speiseöffnung und zwei axial außerhalb der LastÖffnungen angeordneten Entlastungsöffnurigen in Verbindung steht und die jeweils

   zwischen zwei aufeinanderfolgenden dieser Öffnungen einen ringförmigen Ventilsitz aufweist;

   b) einem in der Ventilbohrung verlagerbaren Ventilschieber, der aufweist: ein zwei unter axialem Abstand angeordnete Dichtlippen aufweisendes mittiges Dichtelement, dessen außenliegenden Stirnflächen in dessen unbelastetem Zustand senkrecht zur Dichtelementachse verlaufen und dessen axial innenliegenden Oberflächen der Dichtlippen (8o) im unbelasteten Zustand zusammen eine V-förmige Ringnut (84-) begrenzen und das mit den beiden mittigen Sitzen der Ventilsitze zusammenarbeitet, über welche die Speiseöffnung mit den Lastöffnungen verbindbar ist, und zwei außenliegende Dichtelemente, welche mit den zwischen den Lastöffnungen und den Entlastungscffnungen liegenden äußeren Sitzen der Ventilsitze zusammenarbeiten;

   c) mindestens einem Stellmotor zum Verlagern des Ventilschiebers, dessen Zylinder durch einen erweiterter- Endabschnitt der Ventilbohrung gebildet ist und dessen Kolben von dem diesem Endabschnitt der Ventilbohrung zugeordneten Ende des Ventilschiebers getragen ist:

   d) einem Vorsteuerventil, über welches der Stellmotor mit Speisedruck beaufschlagbar ist, indem es einlaßseitig mit der zur Ventilbohrung führenden Speiseöffnung verbunden ist;

   Ί> ■

   dadurch gekennzeichnet, daß

   e) die axiale Gesamtabmessung des mittigen Dichtelementes (48) gleich oder größer ist als der axiale Abstand zwischen den mittigen Ventilsitzen (24, 26);

   f) das Vorsteuerventil (72) über einen im Ventilgehäuse (1o) verlaufenden Steuerkanal (78) mit der Speiseöffnung (14-) verbunden ist;

   g) der Unterschied zwischen der axialen Gesamtabmessung des mittigen Dichtelementes (48) und dem axialen Abstand der mittigen Ventilsitze (24, 26) gleich dem halben Hub des Ventilschiebers (4o) ist, wobei insgesamt die Anordnung so getroffen ist und die Abmessungen der verschiedenen Teile so gewählt sind, daß

   h) der Durchlaß von der Speiseöffnung (14) zu einer der Lastöffnungen (16) erst dann freigegeben wird, nachdem der Durchlaß von dieser Lastöffnung (16) zur zugehörigen Druckentlastungsöffnung (2o) abgeschlossen worden ist, und der Durchlaß zur zweiten Druckentlastungsöffnung (22) erst dann geöffnet wird, nachdem der Durchlaß von der Speiseöffnung (14) zu der zugehörigen Lastöffnung abgeschlossen worden ist.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die außenliegenden Dichtelemente (5o, 56) sich über Bunde u. dgl. an den axialen Enden des das mittige Dichtelement (48) tragenden Schieberkörpers (4-2) abstützen und durch Federdruck mit diesem zusammengespannt sind, daß das eine der axial außenliegenden Dichtelemente (54·) einen dicken Dichtungskörper aus elastomerem Material aufweist, der auf einen Kolbenkörper (58) aufgesetzt ist und agleich eine Kolben-Dichtlippe (6o) und eine Führungslippe (62) trägt, die zur Führung in der Ventilbohrung (12) dient, und daß das andere der axial außenliegenden Dichtelemente (56) einen entgegen Federkraft (64-) verlagerbaren Dichtungskörper aufweist, wobei ain unterer Abschnitt (6o) des Schieberkörpers (4-2) im Gleitsitz in einer angeformten Hülse (68) des Stopfens (38) im Gehäuse gelagert ist, an dem sich die Feder (64) an ihrem anderen Ende abstützt.
3. 3. Ventil nach Anspruch Λ oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

   die außenliegenden Stirnflächen des mittigen Dichtelementes J

   (48) in dessen unbelastetem Zustand rechtwinklig zur Dicht- f

   elementsachse verlaufen. 1
4. 4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- |

   zeichnet, daß die axial innenliegenden Oberflächen der g

   1 Dichtligen (8o) des mittigen Dichtelementes (48) im unbe-

   zusammen
   lasteten Zustand/eine V-förmige Ringnut (84) begrenzen.
5. 5- Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn-

   111 ti

   daß £as mittige Dichtelement (48) stirnseitige, axial zurückspringende Ringnuten (84) aufweist.
6. 6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5j dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil (72) über einen im Ventilgehäuse (1o) verlaufenden Steuerkanal (78) mit der Speiseöffnung (14) verbunden ist.
7. 7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen der axialen Gesamtabmessung des mittigen Dichtelementes (48) und dem axialen Abstand der mittigen Ventilsitze (24, 26) gleich dem halben Hub des Ventilschiebers (4o) ist.
8. 8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7-» dadurch gekennzeichnet, daß die axial außenliegenden Dichtelemente (54, 56) axial elastisch verformbar sind.