EP0161237A1 - Wegeventil mit hydraulischer Betätigung - Google Patents

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EP0161237A1
EP0161237A1 EP85890104A EP85890104A EP0161237A1 EP 0161237 A1 EP0161237 A1 EP 0161237A1 EP 85890104 A EP85890104 A EP 85890104A EP 85890104 A EP85890104 A EP 85890104A EP 0161237 A1 EP0161237 A1 EP 0161237A1
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valve according
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/12—Fluid oscillators or pulse generators
    • F15B21/125—Fluid oscillators or pulse generators by means of a rotating valve
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    • Y10T137/87708—With common valve operator
    • Y10T137/87764—Having fluid actuator

Definitions

  • the present invention relates to a directional valve according to the preamble of claim 1 and its use.
  • Hydraulic directional control valves are known, which are designed as seat valves or as valves with longitudinal or rotary slide valves.
  • the actuation can be mechanical, electromagnetic or hydraulic.
  • the switching frequency and robustness of the valves depends very much on the design.
  • a directional valve of conventional design cannot be used for use in a vibratory hammer, since the requirements for compactness, robustness (acceleration up to 300g) and switching frequency are far too high.
  • the present invention has for its object to provide a directional valve which is suitable for installation in hydraulic vibrating rams. According to the invention, this is solved by the characterizing features of independent patent claim 1.
  • Fig. 1 the functional diagram of a 4/2-way valve with hydraulic actuation is shown.
  • the valve comprises a valve housing 1 with an upper housing part 2 and a lower housing part 3.
  • An intermediate plate 4 with an eyeglass-shaped seat 5 for two switching disks 6 and 7 is arranged between the upper and the lower housing part.
  • the upper housing part 2, the lower housing part 3 and the intermediate plate 4 are provided with seals, not shown, and connected to one another by screws and centering pins, also not shown.
  • the S chaltusionn 6 and 7 are arranged in tight valve housing with clearance. Both discs each have two switching holes 8 and 9, respectively. 10 and 11, which chaltusionn-axially into the S are arranged. Only one or more holes per disk could also be provided be.
  • the axial bores 16 and 18 are connected to one another by a horizontal channel A provided in the lower housing part 3 and the axial bores 17 and 19 are connected to one another by a horizontal channel B also provided in the lower housing part 3.
  • the vertical bores 16, 17, 18 and 19 extend through the lower and upper housing part, the mirror bores in the upper housing part being blind, but having the same diameter and the same position as the bores opposite them in the lower housing part. These blind holes equalize the pressure.
  • the switching disks 6 and 7 each have six axial pressure compensation bores 20 in two parallel rows to the slots 12 and 13, so that in the closed state, ie when the switching bores of the switching disks do not match the vertical bores 16, 17, 18, 19 in the housing communicate, which are connected to each other in the lower and upper part of the housing via a pressure compensation hole.
  • FIG 5 shows the position of one switching bore in two different, closed positions. In positions between these positions, the switching bore 8, 10 communicates with the bore 16, 18 in the valve housing.
  • the switching disks ie. the slots 12 and 13 arranged in them are shown in four different positions.
  • positions a and c the inlet and. Return holes P and T are not connected to channels A and B.
  • the inlet bore P of the left switching disk is connected to the channel A and the return bore T is connected to the channel B.
  • the inlet bore P of the left switching disc is connected to the channel B and the return bore T of the right switching disc is connected to the channel A.
  • the holes Z 1 or Z 2 the working medium enters the area of the toothing of the two switching disks 6 and 7, and through the other hole the working medium flows back to a container located outside the valve.
  • the speed of the switching discs 6 and 7 depends on the flow rate of the drive medium and can be influenced from the outside. Both switching disks 6 and 7 rotate synchronously as a result of the toothing 14 and 15 attached to their circumference, the switching bores 8, 9, 10 and 11 in the switching disks 6 and 7 the bores 16, 17 located in the upper and lower housing parts 2 and 3, Roam 18 and 19.
  • the filled points in the drawing represent any two points on the circumference of the switching disc and illustrate the synchronous rotary movement of the switching discs under the influence of the drive medium.
  • the slots 12 and 13 in the switching disks 6 and 7 each connect both switching holes 8 and 9 provided in the disks. 1 0 and 11 permanently with the hole P for the working medium supply, respectively. with the hole T for the working medium return.
  • each switching disc 16 and 17 with a hollow bearing pin 21 and. 22 equipped, which transmits the radial forces to the bearing bushes 23 and 24 provided in the valve housing.
  • the radial forces can be largely reduced by relief grooves 25 and relief channels 26 in the intermediate plate 4.
  • only one switching bore is provided per switching disk, in which case the switching bore with the inlet resp. Return hole in the housing connecting slot in the switching disc can only be formed on one side.
  • the channels A and B provided in the lower housing part 3 are connected with lines which lead to a vibration cylinder, where alternately one side of the piston and then the other side of the piston are pressurized.

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Abstract

Zum Zwecke, ein den Anforderungen an Kompaktheit, Robustheit und Schaltfrequenz genügendes 4/2-Wegeventil zu schaffen, werden zwei verzahnte und mit axialen Schaltbohrungen (8,9,10,11) versehene Schaltscheiben (6,7) angeordnet, Dabei sind die zwei Schaltbohrungen je einer Scheibe mit einem Schlitz (12,13) verbunden, welcher über die Mitte der betreffenden Scheibe reicht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wegeventil gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie dessen Verwendung.
  • ES sind hydraulische Wegeventile bekannt, welche als Sitzventile oder als Ventile mit Längs- oder Drehschieber konzipiert sind. Die Betätigung kann mechanisch, elektromagnetisch oder hydraulisch erfolgen. Die Schaltfrequenz und Robustheit der Ventile hängt sehr von der Bauart ab. Für den Einsatz in einer Vibrationsramme kann kein Wegeventil herkömmlicher Bauart verwendet werden, da die Anforderungen an Kompaktheit, Robustheit (Beschleunigung bis 300g) und Schaltfrequenz viel zu hoch sind.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wegeventil zu schaffen, welches sich für den Einbau in hydraulische Vibrorammen eignet. Dies wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Im folgenden werden anhand der beiliegenden Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung und deren Verwendung näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1 das Funktionsschema eines Wegeventils mit hydraulischer Betätigung,
    • Fig. 2 einen Schnitt gemäss der Linie II-II der Fig. 3,
    • Fig. 3 einen Schnitt gemäss der Linie III-III der Fig. 2,
    • Fig. 4 einen Schnitt gemäss der Linie IV-IV der Fig. 2,
    • Fig. 5 zwei verschiedene Lagen einer Schaltbohrung in der Schaltscheibe bezüglich der Bohrung im Ventilgehäuse,
    • Fig. 6a-d vier verschiedene Stellungen der beiden Schlitze in den Schaltscheiben,
    • Fig. 7 einen Schnitt gemäss der Linie VII-VII der Fig. 8 durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    • Fig. 8 eine Draufsicht auf das Ventilgehäuse des zweiten Ausführungsbeispiels mit abgenommenem oberem Gehäuseteil.
  • In Fig. 1 ist das Funktionsschema eines 4/2-Wegeventils mit hydraulischer Betätigung dargestellt.
  • Im folgenden wird der Aufbau eines 4/2-Wegeventils anhand der Fig. 2-4 beschrieben. Das Ventil umfasst ein Ventilgehäuse 1 mit einem oberen Gehäuseteil 2 und einem unteren Gehäuseteil 3. Zwischen dem oberen und dem unteren Gehäuseteil ist eine Zwischenplatte 4 mit einem brillenförmigen Sitz 5 für zwei Schaltscheiben 6 und 7 angeordnet. Der obere Gehäuseteil 2, der untere Gehäuseteil 3 und die Zwischenplatte 4 sind mit nicht dargestellten Dichtungen versehen und durch ebenfalls nicht dargestellte Schrauben und Zentrierstifte miteinander verbunden. Die Schaltscheiben 6 und 7 sind im dichten Ventilgehäuse mit Spiel angeordnet. Beide Scheiben weisen je zwei Schaltbohrungen 8 und 9 resp. 10 und 11 auf, die in den Schaltscheiben-axial angeordnet sind. Es könnten auch nur eine oder aber mehrere Bohrungen pro Scheibe vorgesehen sein. Die Schaltbohrungen 8 und 9 resp. 10 und 11 sind mit einem über die Mitte der Skchaltscheiben geführten Schlitz 12 resp. 13 verbunden. Die Schaltscheiben sind an ihrem Umfang mit einer Evolventen-Verzahnung 14 resp, 15 versehen. Im oberen Gehäuseteil 2 ist über der Mitte der Schaltscheibe 6 eine axiale Zulaufbohrung P und über der Mitte der Schaltscheibe 7 eine axiale Rücklaufbohrung T vorgesehen. In gleichem radialem Abstand von der Mitte der Schaltscheiben wie die Schaltbohrungen 8,9, 10 und 11 in den Schaltscheiben 6 und 7 sind im oberen und unteren Gehäuseteil 2 und 3 axiale Bohrungen 16 und 17 im Bereich der gemäss den Fig. 2, 3 und 4 linken Schaltscheibe 6 und axiale Bohrungen 18 und 19 im Bereich der gemäss den Fig. 2-4 rechten Schaltscheibe 7 vorgesehen. Die axialen Bohrungen 16 und 18 sind durch einen im unteren Gehäuseteil 3 vorgesehenen horizontalen Kanal A und die axialen Bohrungen 17 und 19 durch einen ebenfalls im unteren Gehäuseteil 3 vorgesehenen horizontalen Kanal B miteinander verbunden. Die vertikalen Bohrungen 16, 17, 18 und 19 erstrecken sich durch den unteren und oberen Gehäuseteil, wobei die Spiegelbohrungen im oberen Gehäuseteil blind sind, aber den gleichen Durchmesser und die gleiche Lage wie die ihnen gegenüberliegenden Bohrungen im unteren Gehäuseteil aufweisen. Diese blinden Bohrungen bewirken einen Druckausgleich. Die Schaltscheiben 6 und 7 weisen in je zwei parallelen Reihen zu den Schlitzen 12 und 13 je sechs axiale Druckausgleichsbohrungen 20 auf, so dass in geschlossenem Zustand, d.h. wenn die Schaltbohrungen der Schaltscheiben nicht mit den vertikalen Bohrungen 16, 17,18, 19 im Gehäuse kommunizieren, die im unteren und oberen Gehäuseteil befindlichen Teilbohrungen über eine Druckausgleichbohrung miteinander verbunden sind. Ueber zwei im oberen Gehäuseteil 2 vorgesehene Bohrungen Z1 und Z2 wird das Antriebsmedium für die Ventilsteuerung zu- resp. weggeführt.
  • In der Fig. 5 ist die Lage je-einer Schaltbohrung in zwei verschiedenen, geschlossenen Stellungen dargestellt. In Stellungen zwischen diesen Lagen kommuniziert die Schaltbohrung 8, 10 mit der Bohrung 16, 18 im Ventilgehäuse.
  • In den Fig. 6a-d sind die Schaltscheiben, dh. die in ihnen angeordneten Schlitze 12 und 13 in vier verschiedenen Stellungen dargestellt. In den Stellungen a und c sind die Zulauf- resp. Rücklaufbohrungen P und T nicht mit den Kanälen A und B verbunden. In der Stellung gemäss der Fig. 6b ist die Zulaufbohrung P der linken Schaltscheibe mit dem Kanal A und die Rücklaufbohrung T mit dem Kanal B verbunden. In der Stellung gemäss Fig. 6d ist die Zulaufbohrung P der linken Schaltscheibe mit dem Kanal B und die Rücklaufbohrung T der rechten Schaltscheibe mit dem Kanal A verbunden. Durch eine der Bohrungen Z1 oder Z2 tritt das Arbeitsmedium in den Bereich der Verzahnungen der beiden Schaltscheiben 6 und 7 ein, und durch die andere Bohrung fliesst das Arbeitsmedium zu einem ausserhalb des Ventils befindlichen Behälter zurück. Die Drehzahl der Schaltscheiben 6 und 7 ist von der Durchflussmenge des Antriebsmediums abhängig und kann von aussen beeinflusst werden. Beide Schaltscheiben 6 und 7 drehen sich infolge der an ihrem Umfang angebrachten Verzahnungen 14 und 15 synchron, wobei die Schaltbohrungen 8, 9, 10 und 11 in den Schaltscheiben 6 und 7 die im bberen und unteren Gehäuseteil 2 und 3 befindlichen Bohrungen 16, 17, 18 und 19 durchstreifen. Die ausgefüllten Punkte in der Zeichnung stellen zwei beliebige Punkte am Umfang der Schaltscheibe dar und verdeutlichen die synchrone Drehbewegung der Schaltscheiben unter dem Einfluss des Antriebsmediums. Die Schlitze 12 und 13 in den Schaltscheiben 6 und 7 verbinden je beide in den Scheiben vorgesehenen Schaltbohrung 8 und 9 resp. 10 und 11 permanent mit der Bohrung P für den Arbeitsmediumzulauf resp. mit der Bohrung T für den Arbeitsmediumrücklauf. Bei einer vollen Umdrehung der Schaltscheiben 6 und 7 ergeben sich zwei Schaltzyklen, Der zugeführte Arbeitsdruck ist in jeder Schaltscheibe axial und radial völlig ausgeglichen. Alle Wirkflächen sind symmetrisch, wobei während des Schliessvorganges in den Schaltbohrungen der Druck von beiden Seiten durch die Druckausgleichbohrungen 20 in den Schaltscheiben 6 und 7 ausgeglichen wird. Damit wird vermieden, dass, wenn eine oder mehrere der Bohrungen 16, 17, 18, 19 im Ventilgehäuse 1 durch die Schaltscheiben 6, 7 verschlossen werden, die Schaltscheiben gegen den Gehäuseoberteil gedrückt werden. Radiale Kräfte, welche durch den Druck des Antriebsmediums erzeugt werden, können durch die Lauffläche auf den Zähnespitzen auf die Zwischenplatte 4 übertragen werden.
  • In den Fig. 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei in Fig. 7 ein Schnitt gemäss Linie VII-VII der Fig. 8 abgebildet ist. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 2-4 ist jede Schaltscheibe 16 und 17 mit einem hohlen Lagerzapfen 21 resp. 22 ausgestattet, welcher die Radialkräfte auf im Ventilgehäuse vorgesehene Lagerbuchsen 23 und 24 überträgt. Die Radialkräfte können durch Entlastungsnuten 25 und Entlastungskanäle 26 in der Zwischenplatte 4 weitgehend reduziert werden.
  • Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform ist pro Schaltscheibe nur eine Schaltbohrung vorgesehen, wobei dann der die Schaltbohrung'mit der Zulaufresp. Rücklaufbohrung im Gehäuse verbindende Schlitz in der Schaltscheibe nur einseitig ausgebildet werden kann.
  • Bei der Verwendung des beschriebenen Ventils bei einer Vibroramme werden die im unteren Gehäuseteil 3 vorgesehenen Kanäle A und B mit Leitungen verbunden, welche zu einem Schwingungszylinder führen, wo abwechselnd einmal die eine, dann die andere Kolbenseite mit Druck beaufschlagt wird.

Claims (9)

1. Wegeventil mit hydraulischer Betätigung, mit einem Ventilgehäuse und Bohrungen zur Zu- und Wegführung eines Arbeitsmediums, gekennzeichnet durch zwei verzahnte und mit mindestens je einer axialen Schaltbohrung versehene Schaltscheiben, wobei in jeder Schaltscheibe ein Schlitz vorgesehen ist, der die Schaltbohrung mit einer Bohrung im Ventilgehäuse verbindet.
2. Ventil nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass pro Schaltscheibe zwei symmetrisch zur Mitte angeordnete Schaltbohrungen vorgesehen sind, die mit dem Schlitz verbunden sind.
3. Ventil nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Gehäuseober- und einen Gehäuseunterteil und eine zwischen denselben angeordnete Zwischenplatte zur Aufnahme der Schaltscheiben aufweist.
4. Ventil nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse im Bereich der Schlitzenden Bohrungen zur Zu- und Wegführung des Arbeitsmediums vorgesehen sind.
5. Ventil nach einem der vorangehenden Patentansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltscheiben mit Druckausgleichbohrungen versehen sind.
6. Ventil nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Ventilgehäuse Bohrungen zur Zu- und Wegführung eines Antriebsmediums vorgesehen sind,
7. Ventil nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Schaltscheiben verbundene Lagerzapfen und im Gehäuse Lagerbuchsen vorgesehen sind.
8. Ventil nach einem der vorangehenden Patentansprüche, gekennzeichnet durch im Bereich der Schaltscheiben im Gehäuse vorgesehene Entlastungsnuten und damit verbundene Entlastungskanäle.
9. Verwendung des Wegeventils nach einem der vorangehenden Patentansprüche bei einer hydraulischen Vibroramme.
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CH2356/84 1984-05-11

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