EP2198357A2 - Schieberventil - Google Patents

Schieberventil

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Publication number
EP2198357A2
EP2198357A2 EP08804599A EP08804599A EP2198357A2 EP 2198357 A2 EP2198357 A2 EP 2198357A2 EP 08804599 A EP08804599 A EP 08804599A EP 08804599 A EP08804599 A EP 08804599A EP 2198357 A2 EP2198357 A2 EP 2198357A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
slide
pressure
valve sleeve
sleeve
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08804599A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan A. Drumm
Lothar Schiel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
Publication of EP2198357A2 publication Critical patent/EP2198357A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/06—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements
    • F16K11/065—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with linearly sliding closure members
    • F16K11/07—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with linearly sliding closure members with cylindrical slides
    • F16K11/0716—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with linearly sliding closure members with cylindrical slides with fluid passages through the valve member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/0401—Valve members; Fluid interconnections therefor
    • F15B13/0402—Valve members; Fluid interconnections therefor for linearly sliding valves, e.g. spool valves
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/04—Control of fluid pressure without auxiliary power
    • G05D16/10—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a piston or plunger
    • G05D16/101—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a piston or plunger the controller being arranged as a multiple-way valve
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/86493—Multi-way valve unit
    • Y10T137/86574—Supply and exhaust
    • Y10T137/8667—Reciprocating valve
    • Y10T137/86694—Piston valve
    • Y10T137/86702—With internal flow passage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T137/8667—Reciprocating valve
    • Y10T137/86694—Piston valve
    • Y10T137/8671—With annular passage [e.g., spool]

Definitions

  • the invention relates to a slide valve according to the preamble of patent claim 1.
  • a further disadvantage results from the fact that the pressure medium, as it flows through the variable pressure build-up passage cross-section, experiences flow velocities whose axial component is directed counter to the flow direction present further downstream. This flow direction reversal can lead to undesirable turbulence and flow noise.
  • the slide valve shown in longitudinal section is used to control the hydraulic pressure at a working port A to values between a low pressure and a high pressure, for which purpose an axially symmetrical valve slide 1 is received linearly movable in a valve sleeve 3.
  • the advantageously very short valve sleeve 3 is fitted pressure-tight in a housing 4, whereby hydraulic chambers are delimited, which are connected to the low and high pressure port T, P and the working port A.
  • the pressure-tight connection of the valve sleeve 3 and housing 4 can be realized in a known manner by static seals, but preferably a press connection - for example, the pressing a steel sleeve into an aluminum housing - which requires no further sealing measures.
  • the pressure ports T, P, A are preferably realized by easy to produce bores.
  • first position (pressure reduction position) of the valve slide 1 of the working port A is on the one side hollow drilled valve spool 1 and arranged in the vicinity of the closed end of the valve spool 1 radial bore 9 with the Niederbuchan- Closing T connected.
  • first position (pressure reduction position) of the valve slide 1 of the working port A is on the one side hollow drilled valve spool 1 and arranged in the vicinity of the closed end of the valve spool 1 radial bore 9 with the Niederdruckan- Closing T connected.
  • valve spool 1 When operating the valve spool 1 under an acting in the figure to the left on the valve spool 1 Ventilan Kunststoff F in ascending order, with the shutting off and releasing the fluid connections between the pressure ports T, P, A advantageously by two on the front sides of the valve sleeve 3 circumferential low and high pressure control edges 5, 6 takes place.
  • control edges 5, 6 are used for the pressure build-up and dismantling, which cooperate with the Schieber horrkanten that the release of the hydraulic passage cross section is uniform over the entire circumference of the guide gap between valve spool 1 and valve sleeve 3.
  • the control edges 5, 6 of the valve sleeve 3 are formed as circumferential edges in the circumferential direction to the axis of symmetry S, which form a part of the lateral surface of the valve sleeve 3.
  • valve sleeve 3 if for the purpose of training the control edges 5, 6 in a particularly simple manufacturing process, only the two ends are ground flat.
  • the high pressure is conducted from the port P through the valve sleeve 3 into an outer groove of the valve slide 1, and thus stands at the pressure buildup control edge "from the inside.”
  • a circumferential groove 12 forms a hydraulic valve on the valve slide 1 together with the jacket surface of the valve sleeve 3 Annular chamber 15, which via a radial bore 11 in the Ven- tilhülse 3 is permanently connected to the high pressure port P in connection.
  • each closed control edge is reduced by the sealing effect of a gap to an unavoidable leakage volume flow.
  • These columns are releasable in the intended operation, any suspended particles in the pressure medium, which can settle in these columns are flushed away during a pressure control again.
  • a sealing ring 8 is provided, which reduces the gap flow to virtually zero, thus preventing flooding of dirt particles.
  • the elastomeric sealing ring 8 is preferably inserted in a web 17 of the valve slide 1 which runs around the axis of symmetry S, namely in a groove arranged between the two annular chambers 15, 16, so that a hydraulic separation of the annular chambers 15, 16 is ensured.
  • a control edge free of the entire circumference can no longer guide the slider.
  • valve slide 1 within the annular chambers 15, 16 has a plurality of radial projections which project for the purpose of radial guidance of the valve spool 1 within the axial bore of the valve sleeve 3 to the lateral surface , wherein the projections in the circumferential direction with each other and in the axial direction of the annular chambers 15, 16 delimiting circumferential webs 17 are spaced such that the hydraulic flow is not impaired.
  • the radial bore 9 connects the axial bore in the valve slide permanently with a formed on the outside of the valve slide 1 annular chamber 16. This results depending on the slide movement, a variable passage cross section as a variable connection of the annular chamber 16 to the low pressure port T, which by moving the valve spool 1 relative to Valve sleeve 3 is also lockable. In the shut-off state, the outflow of pressure medium from the working connection A to the low-pressure connection T is prevented except for the leakage which is unavoidable in the case of a gap seal.
  • connection AT remains closed while the connection PA is opened by the trained in the valve sleeve 3 high-pressure control edge 6 and formed in the valve spool 1 high-pressure control edge extending over the entire circumference of the control edges Release the passage opening.
  • the low-pressure control edge 5 and the high-pressure control edge 6 are preferably formed at the opposite ends of the cylindrical valve sleeve 3 and so make it particularly simple and inexpensive by surface grinding of the cylinder bottom and top surface.
  • the closure of the low-pressure control edge 5 is initially effected by the jacket surface of the valve slide 1 before the high-pressure control edge 6 can be released by the valve slide 1 in order to overflow the high-pressure connection P along the tapered section of the jacket surface of the valve slide 1 High pressure control edge 6 to allow the working port A.
  • valve spool 1 and the valve sleeve 3 takes place radially and to a certain extent tangentially from the inside to the outside, over the radial junction of the high pressure port P, the pressure medium is initially deflected axially in the tapered portion along a circumferential groove of the valve spool 1, before it between the valve spool 1 and the high pressure control edge 6 can flow out circularly.
  • the length of the valve sleeve 3 is determined by the axial distance between the low pressure and high pressure control edge 5, 6, whereby the valve spool 1 is guided exclusively between the low pressure and high pressure control edge 5, 6 in the valve sleeve 3. This causes even with a very tight slide fit a smooth movement of the valve spool 1, which is also guided free of transverse forces precisely in the valve sleeve 3.
  • valve sleeve 3 is bounded on both sides to the low pressure and high pressure control edge 5, 6 by arbitrarily large selectable chambers 2, 10 in the housing 4, whereby the overflow of the aforementioned two control edges 5, 6, the pressure medium in each case one or the other relatively wide chamber 2, 10th flows, whereby the occurring at the overflow of the edges high flow velocities are reduced, which causes a noise-preventing flow calming, before it reaches the working pressure or low pressure port A, T.
  • the left chamber 10 is thus axially limited by the provided with the working port A portion of the housing 4 and the high pressure control edge 6 at the left end portion of the valve sleeve 3, while the right chamber 2 from the low pressure control edge 5 at the right end portion of the valve sleeve 3 to extends axially to the wall of the housing 4.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schieberventil, mit einem relativ zur Ventilhülse (3) axial beweglichen Ventilschieber (1), um die Größe von variablen Durchtrittsquerschnitten sowohl für eine Druckaufbauverbindung zwischen einem Hochdruckanschluss (P) und einem Arbeitsanschluss (A) als auch einer Druckabbauverbindung zwischen dem Arbeitsanschluss (A) und einem Niederdruckanschluss (T) festzulegen, indem am Außenumfang des Ventilschiebers (1) in Umf angsrichtung umlaufende Steuerkanten ausgebildet sind, die mit Steuerkanten (5, 6) der Ventilhülse (3) zusammenwirken. Erfindungsgemäß sind die Steuerkanten (5, 6) der Ventilhülse (3) als in Umf angsrichtung zur Symmetrieachse (S) umlaufende Kanten ausgebildet, die ein Bestandteil einer Mantelfläche der Ventilhülse (3) sind.

Description

Schieberventil
Die Erfindung betrifft ein Schieberventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus EP 1226478 Bl ist bereits ein derartiges Schieberventil zur Druckregelung in einem Hydraulikreis bekannt, dessen abschnittsweise hohlzylindrischer, in einer Hülse geführter Ventilschieber mehrere umlaufende Kanten aufweist, die im Zusammenwirken mit mehreren Querbohrungen der Hülse variable hydraulische Durchtrittsquerschnitte zum Druckaufbau und zum Druckabbau bilden. Nachteilig ist dabei, dass die Bereiche der umlaufenden Ventilschieberkanten, die von den Stegen zwischen den Bohrungen der Hülse verdeckt sind, nicht durchströmt werden können, so dass zur Freigabe eines großen Durchtrittsquerschnitts ein relativ großer Hub des Ventilschiebers benötigt wird. Ein weiterer Nachteil resultiert daraus, dass das Druckmittel beim Durchströmen des variablen Druckaufbau-Durchtrittsquerschnitts Strömungsgeschwindigkeiten erfährt, deren axiale Komponente der weiter stromabwärts vorliegenden Strömungsrichtung entgegen gerichtet ist. Diese Strömungsrichtungsumkehr kann zu einer unerwünschten Verwirbelung und zu Strömungsgeräuschen führen .
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schieberventil der angegebenen Art derart zu verbessern, dass bereits mit geringem Ventilschieberhub eine möglichst große hydraulische Durchlassfläche freigegeben werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Schieberventil der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im Folgenden aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand einer Zeichnung hervor.
Anhand der Figur 1 werden nunmehr der grundlegende Aufbau sowie die Funktion des erfindungsgemäßen Schieberventils erläutert .
Das im Längsschnitt abgebildete Schieberventil dient zur Regelung des hydraulischen Drucks an einem Arbeitsanschluss A auf Werte zwischen einem Niederdruck und einem Hochdruck, wozu ein axialsymmetrischer Ventilschieber 1 in einer Ventilhülse 3 linear beweglich aufgenommen ist. Die vorteilhaft sehr kurz bauende Ventilhülse 3 ist in ein Gehäuse 4 druckdicht eingepasst, wodurch hydraulische Kammern abgegrenzt werden, die mit dem Nieder- und Hochdruckanschluss T, P sowie dem Arbeitanschluss A verbunden sind. Die druckdichte Verbindung von Ventilhülse 3 und Gehäuse 4 kann in bekannter Weise durch statische Dichtungen realisiert werden, bevorzugt wird jedoch eine Pressverbindung - beispielsweise das Einpressen einer Stahlhülse in eine Aluminiumgehäuse -, die keine weiteren Dichtungsmaßnahmen erfordert. Die Druckanschlüsse T, P, A sind bevorzugt durch einfach herzustellende Bohrungen realisiert.
In der exemplarisch abgebildeten ersten Stellung (Druckabbaustellung) des Ventilschiebers 1 ist der Arbeitsanschluss A über den einseitig hohl gebohrten Ventilschieber 1 und eine in der Nähe des geschlossenen Endes des Ventilschiebers 1 angeordnete Radialbohrung 9 mit dem Niederdruckan- Schluss T verbunden. Wie nachfolgend noch erläutert wird, ist in einer zweiten Stellung (Haltestellung) des Ventilschiebers 1 der Arbeitsanschluss A von den beiden Anschlüssen P, T isoliert, und in einer dritten Stellung (Druckaufbaustellung) des Ventilschiebers 1 ist der Arbeitsanschluss A mit dem Hochdruckanschluss P verbunden.
Diese drei Stellungen des Ventilschiebers 1 werden beim Betätigen des Ventilschiebers 1 unter einer in der Abbildung nach links auf den Ventilschieber 1 wirkenden Ventilansteuerkraft F in aufsteigender Reihenfolge durchlaufen, wobei das Absperren und das Freigeben der Fluidverbindungen zwischen den Druckanschlüssen T, P, A vorteilhaft durch zwei an den Stirnseiten der Ventilhülse 3 umlaufende Nieder- und Hochdrucksteuerkanten 5, 6 erfolgt.
Im zitierten Stand der Technik wirken in der Mantelfläche umlaufende Steuerkanten im Ventilschieber mit radialen Durchtrittsfenstern in der Ventilhülse zusammen. Prinzipbedingt kann dabei ein Öffnen des hydraulischen Durchtritts nicht auf der gesamten Länge der Schiebersteuerkante erfolgen, weil die Durchtrittsfenster in der Ventilhülse von Stegen begrenzt sind. Daher wird vorgeschlagen, dass in der Ventilhülse 3 Steuerkanten 5, 6 für den Druckauf- und Abbau verwendet werden, die derart mit den Schiebersteuerkanten zusammenwirken, dass die Freigabe des hydraulischen Durchlassquerschnitts gleichmäßig über den gesamten Umfang des Führungsspalts zwischen Ventilschieber 1 und Ventilhülse 3 erfolgt. Erfindungsgemäß sind deshalb die Steuerkanten 5, 6 der Ventilhülse 3 als in Umfangsrichtung zur Symmetrieachse S umlaufende Kanten ausgebildet, die ein Bestandteil der Mantelfläche der Ventilhülse 3 bilden.
Eine über den gesamten Umfang überströmbare Steuerkante in der Ventilhülse könnte im zitierten Stand der Technik mit Hilfe von Innennuten nachgebessert werden. Dabei ergibt sich jedoch ein Fertigungsproblem, weil diese Innennuten nur mit großem Aufwand hergestellt werden können. Dieses Fertigungsproblem kann erfindungsgemäß auf überraschend einfache Art umgangen werden, indem die die Steuerkanten 5, 6 der Ventilhülse 3 an die Enden der als Durchgangsbohrung ausgeführten Hauptbohrung der Ventilhülse 3 verlegt werden. Dadurch sind keine Innennuten mehr zu fertigen, sondern die Steuerkanten 5, 6 können gut zugänglich an den Enden der Ventilhülse 3 bearbeitet werden.
Besonders kostengünstig herzustellen ist die Ventilhülse 3, wenn zum Zwecke der Ausbildung der Steuerkanten 5, 6 in einem besonders einfachen Fertigungsprozess lediglich die beiden Enden plan geschliffen werden.
Naturgemäß treten die größten Druckmittelgeschwindigkeiten bei der Umströmung von Steuerkanten auf. Zur Vermeidung von Strömungsgeräuschen ist es günstig, die dabei auftretenden Verwirbelungen zur Strömungsberuhigung in einen möglichst großen hydraulischen Raum zu leiten. Im zitierten Stand der Technik wird die Strömung von P nach A unvorteilhaft nach innen, in einen relativ kleinen Raum geleitet, wobei dies zusätzlich mit einer Umkehr der Hauptströmungsrichtung verbunden ist. Daher wird vorgeschlagen, den Druckmittelstrom von P nach A von innen nach außen über die Druckaufbausteuerkanten fließen zu lassen. Hierfür wird erfindungsgemäß der Hochdruck vom Anschluss P durch die Ventilhülse 3 in eine Außennut des Ventilschiebers 1 geleitet, und steht so „von innen" an den Druckaufbausteuerkanten an. Eine umlaufende Nut 12 bildet hierfür am Ventilschieber 1 zusammen mit der Mantelfläche der Ventilhülse 3 eine hydraulische Ringkammer 15, die über eine radiale Bohrung 11 in der Ven- tilhülse 3 permanent mit dem Hochdruckanschluss P in Verbindung steht.
Die Durchströmung von innen nach außen ist auch beim Überströmen der Druckabbausteuerkanten sinnvoll. Das ist aber auch schon im Stand der Technik der Fall - nur dass dort der Flüssigkeitsstrahl nicht sofort in einem großen Hydraulikraum gebremst wird, sondern zunächst in radiale Bohrungen in der Ventilhülse einströmen muss. Eine umlaufende Nut 13 im Ventilschieber 1 bildet deshalb zusammen mit der Mantelfläche der Ventilhülse 3 eine hydraulische Ringkammer 16, die über eine radiale Bohrung 9 im Ventilschieber 1 permanent mit dem Arbeitsanschluss A in Verbindung steht.
Im Schieberventil wird der Volumenstrom der jeweils geschlossenen Steuerkante durch die Dichtwirkung eines Spalts bis auf einen unvermeidbaren Leckagevolumenstrom reduziert. Diese Spalten sind im vorgesehenen Betrieb freigebbar, etwaige Schwebeteilchen im Druckmittel, die sich in diesen Spalten festsetzen können, werden so während einer Druckregelung wieder weggeschwemmt. Daneben gibt es ferner einen nicht freigebbaren Dichtspalt zwischen dem Ventilschieber 1 und der Ventilhülse 3, der eine unerwünschte hydraulische Verbindung des Hochdruckanschlusses P mit dem Niederdruck- anschluss T unterbindet. Zur Vermeidung des Festsetzens von Schwebeteilchen ist hier ein Dichtring 8 vorgesehen, der die Spaltströmung auf praktisch Null reduziert und so ein Einschwemmen von Schmutzpartikeln verhindert. Der elastome- re Dichtring 8 ist bevorzugt in einem zur Symmetrieachse S umlaufenden Steg 17 des Ventilschiebers 1 und zwar in einer zwischen den beiden Ringkammern 15, 16 angeordneten Nut eingesetzt, sodass eine hydraulischen Trennung der Ringkammern 15, 16 gewährleistet ist. Eine um den gesamten Umfang freie Steuerkante kann den Schieber natürlich nicht mehr führen. Es gibt jedoch hierfür eine einfache, in Fig. 1 jedoch nicht explizit dargestellte Lösung, wonach der Ventilschieber 1 innerhalb der Ringkammern 15, 16 mehrere radiale Vorsprünge aufweist, die zwecks radialer Führung des Ventilschiebers 1 innerhalb der Axialbohrung der Ventilhülse 3 bis zu deren Mantelfläche ragen, wobei die Vorsprünge in Umfangsrichtung untereinander sowie in axialer Richtung von den die Ringkammern 15, 16 begrenzenden umlaufenden Stegen 17 derart beabstandet sind, dass der hydraulische Durchfluss nicht beeinträchtigt ist .
Im Gegensatz zum zitierten Stand der Technik, bei dem die umlaufenden Kanten am Ventilschieber mit durchströmbaren Radialbohrungen im Gehäuse zusammenwirken, erfordert nunmehr der abschnittsweise hohl ausgeführte Kolbenschaft des Ventilschiebers 1 lediglich eine durchströmbare Radialbohrung 9, die mit der an der Ventilhülse 3 umlaufenden Niederdrucksteuerkante 5 um in der abgebildeten Druckabbaustellung des Ventilschiebers 1 (erste Stellung) den Druckausgleich zwischen dem Arbeitsanschluss A und dem Nieder- druckanschluss T über den hohlen Kolbenschaft herzustellen, während gleichzeitig die Hochdrucksteuerkante 6 in der abgebildeten Druckabbaustellung des Ventilschiebers 1 durch die Mantelfläche des Ventilschiebers 1 verdeckt ist, wodurch der Hochdruckanschluss P vom Arbeitsanschluss A getrennt ist. Die Radialbohrung 9 verbindet die Axialbohrung im Ventilschieber permanent mit einer auf der Außenseite des Ventilschiebers 1 ausgebildeten Ringkammer 16. Hieraus resultiert abhängig von der Schieberbewegung ein variabler Durchtrittsquerschnitt als variable Verbindung von der Ringkammer 16 zum Niederdruckanschluss T, welcher durch ein Verschieben des Ventilschiebers 1 relativ zur Ventilhülse 3 ebenso absperrbar ist. Im abgesperrten Zustand ist das Abströmen von Druckmittel vom Arbeitsanschluss A zum Nieder- druckanschluss T bis auf die bei einer Spaltdichtung unvermeidbare Leckage unterbunden.
Damit ist ein Verschiebungszustand des Ventilschiebers 1 erreicht, bei dem - abgesehen von Leckagevolumenströmen - weder über die Niederdrucksteuerkante 5 noch über die Hochdrucksteuerkante 6 ein Druckmittelaustausch möglich ist. Durch diese sogenannte positive Überdeckung bei der Beabstandung der Steuerkanten am Ventilschieber 1 im Vergleich zur Beabstandung der Steuerkanten an der Ventilhülse 3 wird ein hydraulischer Kurzschluss, das heißt eine unerwünschte direkte hydraulische Strömungsverbindung vom Hoch- druckanschluss P zum Niederdruckanschluss T verhindert.
Bei einem weiteren Verschieben des Ventilschiebers 1 relativ zur Ventilhülse 3 bleibt die Verbindung A-T geschlossen, während die Verbindung P-A geöffnet wird, indem die in der Ventilhülse 3 ausgebildete Hochdrucksteuerkante 6 und die im Ventilschieber 1 ausgebildete Hochdrucksteuerkante eine sich über den gesamten Umfang der dieser Steuerkanten erstreckende Durchtrittsöffnung freigeben.
Die Niederdrucksteuerkante 5 und die Hochdrucksteuerkante 6 sind vorzugsweise an den gegenüberliegenden Enden der zylindrischen Ventilhülse 3 ausgebildet und so durch Planschleifen der Zylinderboden-und Deckelfläche besonders einfach und kostengünstig herzustellen.
Damit ergibt sich infolge der erläuterten Auslegung der Niederdruck- und Hochdrucksteuerkante 5, 6 an den Enden der Ventilhülse 3 an jeder der beiden Steuerkanten 5, 6 in der Offenstellung ein maximierter, ringförmiger Strömungsquerschnitt. Bezogen auf den Ventilschieberhub wird so eine im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich größere Durchtrittsfläche freigegeben, so dass mit dem erfindungsgemäßen Ventil ein hochdynamisches hydraulisches Regelverhalten erreicht werden kann.
Daraus folgt ein maximierter, ringförmiger Strömungsquerschnitt mit einem hochdynamischen Regelverhalten, der unabhängig von der Größe des Arbeitshubs des Ventilschiebers 1 sofort vollständig freigegeben wird.
Ferner geht aus Figur 1 hervor, dass sich an derjenigen Stirnfläche des Gehäuses 4, in die der Arbeitsanschluss A einmündet, eine Ventilfeder 7 abstützt, die den Ventilschieber 1 entgegengesetzt zu der Ventilansteuerkraft F in der nicht betätigten Stellung grundpositioniert, in der ü- ber die Niederdrucksteuerkante 5 das Überströmen des Druckmittels zum Druckausgleich zwischen dem Arbeitsanschluss A und dem Niederdruckanschluss T gewährleistet ist.
Bei einer nach links gerichtete Ventilansteuerkraft F erfolgt zunächst der Verschluss der Niederdrucksteuerkante 5 durch die Mantelfläche des Ventilschiebers 1, bevor eine Freigabe der Hochdrucksteuerkante 6 durch den Ventilschieber 1 erfolgen kann, um vom Hochdruckanschluss P entlang dem verjüngten Abschnitt der Mantelfläche des Ventilschiebers 1 das Überströmen der Hochdrucksteuerkante 6 zum Arbeitsanschluss A zu ermöglichen. Das Überströmen zwischen dem Ventilschieber 1 und der Ventilhülse 3 erfolgt radial als auch im gewissen Umfang tangential von innen nach außen, wobei über die radiale Einmündung des Hochdruckanschlusses P das Druckmittel zunächst im verjüngten Abschnitt entlang einer Umfangsnut des Ventilschiebers 1 axial umgelenkt wird, bevor es zwischen dem Ventilschieber 1 und der Hochdrucksteuerkante 6 zirkulär ausströmen kann. Die Länge der Ventilhülse 3 ist durch den axialen Abstand zwischen der Niederdruck- und Hochdrucksteuerkante 5, 6 bestimmt, womit der Ventilschieber 1 ausschließlich zwischen der Niederdruck- und Hochdrucksteuerkante 5, 6 in der Ventilhülse 3 geführt ist. Dies bewirkt selbst bei einer sehr engen Schieberpassung eine leichtgängige Beweglichkeit des Ventilschiebers 1, der überdies frei von Querkräften präzise im der Ventilhülse 3 geführt ist.
Die Ventilhülse 3 wird beiderseits zur Niederdruck- und Hochdrucksteuerkante 5, 6 durch beliebig groß wählbare Kammern 2, 10 im Gehäuse 4 begrenzt, wodurch beim Überströmen der vorgenannten beiden Steuerkanten 5, 6 das Druckmittel jeweils in die eine oder andere relativ weite Kammer 2, 10 einströmt, wodurch die bei der Überströmung der Kanten auftretenden hohen Strömungsgeschwindigkeiten abgebaut werden, was eine geräuschvermeidende Strömungsberuhigung bewirkt, bevor es zu dem Arbeitsdruck- oder Niederdruckanschluss A, T gelangt.
In Figur 1 wird die linke Kammer 10 somit durch den mit dem Arbeitsanschluss A versehenen Abschnitt des Gehäuses 4 und der Hochdrucksteuerkante 6 am linken Endabschnitt der Ventilhülse 3 axial begrenzt, während die rechte Kammer 2 sich von der Niederdrucksteuerkante 5 am rechten Endabschnitt der Ventilhülse 3 bis zur Wand des Gehäuses 4 axial erstreckt .
Das hiermit vorgestellte Schieberventil zeichnet sich somit durch kleine, funktionsoptimierte und kostengünstige Bauweise aus. Be zugs zeichenl i ste
1 VentilSchieber
2 Kammer
3 Ventilhülse
4 Gehäuse
5 Niederdrucksteuerkante
6 Hochdrucksteuerkante
7 Ventilfeder
8 Dichtring
9 Radialbohrung
10 Kammer
11 Bohrung
12 Nut
13 Nut
14 Querbohrung
15 Ringkammer
16 Ringkammer
17 Steg
18 Deckel
19 Anschlag

Claims

Patentansprüche
1. Schieberventil, angeordnet in einem Gehäuse (4), in dem hydraulische Anschlüsse (A, T, P) ausgebildet sind, zur Regelung des hydraulischen Drucks an einem Arbeitsan- schluss (A) auf Werte zwischen einem Druck an einem Niederdruckanschluss (T) und einem Druck an einem Hoch- druckanschluss (P), mit einer Ventilhülse (3), deren Hauptbohrung eine Symmetrieachse (S) und eine Mantelfläche definiert, mit einer in der Hauptbohrung axial beweglich aufgenommenen, rotationssymmetrischen Ventilschieber (1), dessen Verschiebeposition von einer auf den Ventilschieber (1) wirkenden Ventilansteuerkraft (F) , sowie einer auf eine Stirnfläche des Ventilschiebers wirkenden, vom Druck im Arbeitsanschluss ausgeübten Druckkraft und der Kraft einer Rückstellfeder (7) beeinflusst wird, wobei die Position des Ventilschiebers (1) in Richtung der Symmetrieachse (S) relativ zur Ventilhülse (3) die Größe von variablen Durchtrittsquerschnitten sowohl einer Druckaufbauverbindung zwischen dem Hochdruckanschluss (P) und einem Arbeitsanschluss (A) als auch einer Druckabbauverbindung zwischen dem Arbeitsanschluss (A) und dem Niederdruckanschluss (T) festlegt, indem am Außenumfang des Ventilschiebers (1) in Umfangsrichtung umlaufende Steuerkanten ausgebildet sind, die mit Steuerkanten (5, 6) der Ventilhülse (3) zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkanten (5, 6) der Ventilhülse (3) als in Umfangsrichtung zur Symmetrieachse (S) umlaufende Kanten ausgebildet sind, die ein Bestandteil einer Mantelfläche der Ventilhülse (3) sind.
2. Schieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptbohrung der Ventilhülse (3) als Durchgangsbohrung ausgebildet ist und die Steuerkanten (5, 6) durch Mündungen der Hauptbohrung in die beiden Stirnflächen der Ventilhülse (3) gebildet sind.
3. Schieberventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen der Ventilhülse (3) als Planflächen normal zur Symmetrieachse (S) ausgebildet sind.
4. Schieberventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine umlaufende Nut (12) im Ventilschieber (1) zusammen mit der Mantelfläche der Ventilhülse (3) eine hydraulische Ringkammer
(15) bildet, die über eine radiale Bohrung (11) in der Ventilhülse (3) permanent mit dem Hochdruckanschluss
(P) in Verbindung steht.
5. Schieberventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine umlaufende Nut (13) im Ventilschieber (1) zusammen mit der Mantelfläche der Ventilhülse (3) eine hydraulische Ringkammer
(16) bildet, die über eine Radialbohrung (9) im Ventilschieber (1) permanent mit dem Arbeitsanschluss (A) in Verbindung steht.
6. Schieberventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zur Symmetrieachse (S) umlaufenden Steg (17) des Ventilschiebers (1) zwischen den beiden Ringkammern (15, 16) eine Nut ausgebildet ist, die einen vorzugsweise elastomeren Dichtring (8) zur hydraulischen Trennung der Ringkammern (15, 16) aufnimmt.
7. Schieberventil nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (1) innerhalb der Ringkammern (15, 16) mehrere radiale Vorsprünge aufweist, die zwecks radialer Führung des Ventilschiebers
(1) innerhalb der Axialbohrung der Ventilhülse (3) bis zu deren Mantelfläche ragen, wobei die Vorsprünge in Umfangsrichtung untereinander sowie in axialer Richtung von den die Ringkammern (15, 16) begrenzenden umlaufenden Stegen (17) derart beabstandet sind, dass der hydraulische Durchfluss nicht beeinträchtigt ist.
8. Schieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilansteuerkraft (F) über eine mechanische Kontaktkraft auf den Ventilschieber (1) übertragen ist, wobei wenigstens eine Oberfläche zweier sich zur Kraftübertragung berührende Körper, vorzugsweise die Oberfläche am Ende des Ventilschiebers (1), im Berührungspunkt konvex gestaltet ist.
9. Schieberventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (1) und die Ventilhülse (3) als vormontierte Baueinheit in eine Stufenbohrung im Gehäuse (4) eingebracht sind, die arbeitsdruckseitig durch einen gehäusefesten Deckel
(18) verschlossen ist.
10. Schieberventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die eine als Druckfeder ausgebildete Rückstellfeder (7) sich an dem gehäusefesten Deckel (18) und dem Ventilschieber (1) abstützt.
11. Schieberventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im gehäusefesten Deckel (18) ein Anschlag (19) zur Begrenzung des Verfahrwegs des Ventilschiebers (1) ausgebildet ist.
12. Schieberventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufrechterhaltung des hydraulischen Flusses in der Anschlagsposition des Ventilschiebers (1) dieser mit wenigstens einer zusätzlichen Querbohrung (14) oder einem hierzu äquivalenten radialen Fluid- Durchtrittsfenster versehen ist.
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