DE10107868A1 - Pneumatisches Wegeventil - Google Patents

Abstract

Es wird ein pneumatisches Wegeventil (1) mit einem in einer Durchgangsbohrung (2) eines Gehäuses (3) gleitend angeordneten Längsschieber (4) beschrieben. Der Längsschieber (4) steuert einen Druckmittelfluß in dem Gehäuse (3) von einem Zulaufanschluß (10) zu Verbraucheranschlüssen (11, 12) oder von Verbraucheranschlüssen (11, 12) zu Rücklaufanschlüssen (13, 14) in Abhängigkeit seiner axialen Position, begrenzt mit seinen Enden (5, 6) und dem Gehäuse (3) jeweils einen Druckraum (7, 8) und ist an wenigstens einer seiner einem Druckraum (7, 8) zugewandten Wirkfläche (9, 20) zum Schalten des Wegeventils (1) entgegen einer auf den Längsschieber (4) wirkenden Kraft einer Rückstelleinrichtung (16) mit Steuerdruck beaufschlagbar. Der Längsschieber (4) weist an einem Ende (5) einen Betätigungsabschnitt (15) mit vergrößertem Durchmesser auf, an dessen Wirkfläche (9) der Steuerdruck zum Schalten des Wegeventils (1) angreift. Zusätzlich ist er zur Steuerung des Druckmittelflusses zu einem der Anschlüsse (13) des Wegeventils (1) vorgesehen (Figur).

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem pneumatischen Wegeventil nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art aus.

Aus der DE 44 21 357 A1, auf welche vollinhaltlich Bezug genommen wird, ist ein pneumatisches Wegeventil bekannt, das als vorgesteuertes, monostabiles 5/2-Ventil ausgebildet ist. Das Wegeventil weist ein Ventilgehäuse auf, in dem ei­ ne durchgehende Schieberbohrung einen dicht und gleitend geführten Lenkschieber aufnimmt. In der Schieberbohrung sind durch ringraumartige Erweiterungen fünf Kammern ausge­ bildet, von denen die mittig liegende als Zulaufkammer dient, zu deren beiden Seiten eine Verbraucherkammer liegt. Auf der der Zulaufkammer abgewandten Seite einer jeden Ver­ braucherkammer schließt sich eine Rücklaufkammer an. Diese Kammern sind in entsprechender Weise mit einem Zulaufanschluß, einem ersten bzw. zweiten Verbraucheranschluß sowie einem ersten bzw. zweiten Rücklaufanschluß verbunden, wel­ che alle im Ventilgehäuse nach unten herausgeführt sind.

An einer Stirnfläche des Ventilgehäuses ist ein Kolbenge­ häuse angebaut, in dessen Innerem ein Betätigungskolben für den Längsschieber angeordnet ist. Das Kolbengehäuse ist ferner durch eine Zwischenplatte verschlossen, an der ein zur Vorsteuerung dienendes 3/2-Magnetventil befestigt ist.

Der Betätigungskolben ist mit einem erheblich größeren Druckmesser als der Außendurchmesser des Längsschiebers ausgebildet, wobei der Längsschieber auf seiner dem Betäti­ gungskolben abgewandten Seite bzw. an seinem Ende mit einem Rückstellkolben versehen ist, dessen Außendurchmesser dem Außendurchmesser des Längsschiebers entspricht, so daß der Rückstellkolben und der Betätigungskolben zusammen einen Differentialkolben bilden, mit dessen Hilfe der Längsschie­ ber auslenkbar ist.

Zum Betätigen des Wegeventils wird eine Spule des Magnet­ ventils erregt, womit das Vorsteuerventil umgeschaltet wird und dessen Druckanschluß mit einem Steueranschluß verbunden wird. Dabei wird eine Verbindung zu einem Ablaufanschluß unterbrochen, und ein vom Zulaufanschluß abgezweigter Druck baut sich über eine Steuerleitung und das geöffnete Magnet­ ventil in einem ersten Druckraum des Wegeventils auf, wo er auf den Betätigungskolben wirkt. Die auf den Betätigungs­ kolben ausgeübte Kraft bzw. der auf den Betätigungskolben wirkende Druck verschiebt den Längsschieber wegen seiner größeren druckbeaufschlagten Fläche im Vergleich zur Kraft des Rückstellkolbens und einer an dem Rückstellkolben an­ greifenden Feder von einer Ruhestellung in eine Arbeits­ stellung.

Nachteilig dabei ist jedoch, daß die konstruktive Ausge­ staltung des Wegeventils mit einem separaten Betätigungs­ kolben zum Schalten des Wegeventils bzw. zum Verstellen des Längsschiebers mit einem großen Bauraumbedarf verbunden ist, der zu unerwünscht großen äußeren Abmessungen des We­ geventils führt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße pneumatische Wegeventil mit einem in einer Durchgangsbohrung eines Gehäuses gleitend angeordne­ ten Längsschieber gemäß den Merkmalen des Patenanspruches 1 hat den Vorteil, daß es ohne separaten Betätigungskolben ausgebildet ist, wodurch sich der Baulängen- und Baubrei­ tenbedarf erheblich reduziert.

Durch den vergrößerten Durchmesser des Betätigungsabschnit­ tes des Längsschiebers ist in vorteilhafter Weise bei einer Verstellung des Längsschiebers in seine Arbeitsstellung ein Kraftüberschuß vorhanden, der ein sicheres Halten des Längsschiebers in seiner Arbeitsstellung gewährleistet, und der beim Schalten des Wegeventils bereits bei niedrigen Schaltdrücken vorliegt.

Weiterhin bietet der vergrößerte Durchmesser des Betäti­ gungsabschnittes bei einer Rückbewegung des Längsschiebers von seiner Arbeitsteilung in seine Ruhestellung den Vor­ teil, daß durch den sich aufbauenden Entlüftungsdruck eine Kraftwirkung entsteht, die die Rückbewegung des Längsschie­ bers unterstützt. Damit ist vorteilhafterweise sicherge­ stellt, daß der Längsschieber auch unter ungünstigen Be­ triebsverhältnissen vollständig in seine Ruhestellung zu­ rück bewegt wird.

Ein weiterer Vorteil, welcher dem pneumatischen Wegeventil nach der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, daß bei einer Bewegung des Längsschiebers kein Luftaustausch mit der Umgebung vorgenommen werden muß, womit die Funktion des Wegeventils auch in einer Umgebung problemlos gewährleistet ist, deren Luft beispielsweise mit Staubpartikeln oder mit anderen Substanzen kontaminiert ist, die bei Eintritt in das Innere des Wegeventils dessen Funktionsweise beein­ trächtigen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Ge­ genstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeich­ nung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen pneumatischen Wegeventils ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der folgenden Beschreibung näher erläutert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt im Längsschnitt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen pneumatischen Wegeventils mit einem Längsschieber, der gleitend und dichtend in einem Gehäuse angeordnet ist.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Figur ist ein pneumatisches Wegeventil 1 mit einem in einer Durchgangsbohrung 2 eines Gehäuses 3 gleitend an­ geordneten Längsschieber 4 dargestellt. In die Durchgangs­ bohrung bzw. Schieberbohrung 2 münden axial über die Länge der Schieberbohrung 2 verteilt ein etwa mittig angeordneter Zulaufanschluß 10, zu dessen beiden Seiten jeweils ein Ver­ braucheranschluß 11 bzw. 12, und auf deren nach außen ge­ wandten Seiten jeweils ein Rücklaufanschluß 13 bzw. 14. Die Schieberbohrung 2 wird axial durch einen Druckraum 7 bzw. 8 begrenzt, wobei der Längsschieber 4 mit einem ersten Ende 5 an den Druckraum 7 grenzt und mit seinem entgegengesetzten Ende 6 an den am entgegengesetzten Ende der Schieberbohrung 2 liegenden Druckraum 8 grenzt.

Zum Schalten des Wegeventils 1 wird der Druckraum 7 mit Steuerdruck beaufschlagt, wodurch der Längsschieber 4 über seine diesem Druckraum 7 zugewandte Wirkfläche 9 mit einer Kraft beaufschlagt wird. Dabei wird der Längsschieber 4 in Richtung des Druckraumes 8 derart verschoben, daß ein Druckmittelfluß in dem Gehäuse 3 von dem Zulaufanschluß 10 zu den Verbraucheranschlüssen 11, 12 oder von den Verbrau­ cheranschlüssen 11, 12 zu den Rücklaufanschlüssen 13, 14 geführt wird.

An dem ersten Ende 5 des Längsschiebers 4 weist dieser ei­ nen Betätigungsabschnitt 15 mit einem gegenüber dem übrigen Durchmesser des Längsschiebers 4 vergrößerten Durchmesser auf. Entsprechend groß ist die dem ersten Druckraum 7 zuge­ wandte Wirkfläche 9. Der Betätigungsabschnitt 15 ist zudem zur Steuerung des Druckmittelflusses von dem Verbraucheran­ schluß 11 zu dem Rücklaufanschluß 13 des Wegeventils 1 vor­ gesehen.

Der Steuerdruck, welcher zum Schalten des Längsschiebers 4 auf die Wirkfläche 9 aufgebracht wird, wirkt entgegen einer auf den Längsschieber wirkenden Kraft einer Rückstellein­ richtung 16, welche eine Rückstellfeder 17 aufweist, die mit ihrem einen Ende an einem Absatz des Betätigungsab­ schnittes 15 des Längsschiebers 4 angreift und mit ihrem anderen Ende an einem Bund 18 des Gehäuses 3 abgestützt ist. Die Rückstellfeder 17 ist somit in einem von dem Ge­ häuse 3 und dem Längsschieber 4 begrenzten Ringraum 19 an­ geordnet.

Mit der Rückstellfeder 17 wird im drucklosen Zustand des Wegeventils 1 eine definierte Ausgangsstellung des Längs­ schiebers 4 bewirkt, in der dieser mit seiner Wirkfläche 9 des Endes 5 an der Gehäusewand des Druckraumes 7 anliegt. Bei einer erneuten Druckbeaufschlagung des Wegeventils 1 wird der Längsschieber 4 in axialer Richtung des Wegeven­ tils 1 aus seiner Ruhelage bzw. seiner ersten Endlage in dem Gehäuse 3 in eine Arbeitsstellung bis maximal in seine zweite Endlage an der der Wirkfläche 20 des zweiten Endes 6 des Längsschiebers 4 gegenüberliegenden Gehäusewand des Druckraumes 8 verschoben.

Aufgrund der Ausgestaltung des Längsschiebers 4 mit einem vergrößerten Durchmesser im Bereich des Betätigungsab­ schnittes 15 weist die Durchgangsbohrung 2 im Bereich der Rückstellfeder 17 und des Betätigungsabschnittes 15 im Ver­ gleich zu dem restlichen Bereich des Längsschiebers 4 zur Aufnahme des Betätigungsabschnittes 15 einen vergrößerten Durchmesser auf.

Der im Vergleich zu dem Durchmesser bzw. der Wirkfläche 20 des Endes 6 des Längsschiebers 4 vergrößerte Durchmesser des Betätigungsabschnittes 15 stellt sicher, daß bei einer Beaufschlagung der Wirkfläche 9 des Längsschiebers 4 auf den Längsschieber 4 eine resultierende Kraft einwirkt, wel­ che den Längsschieber 4 von seiner Ruhestellung in seine Arbeitsstellung verschiebt und die dieser Bewegungsrichtung entgegenwirkende Federkraft der Rückstellfeder 17 überwin­ det.

Darüber hinaus wird ein Halten des Längsschiebers 4 in sei­ ner Arbeitsposition aufgrund des größeren Durchmessers des Betätigungsabschnittes 15 gegenüber dem kleineren Durchmes­ ser an dem Ende 6 des Längsschiebers 4 und des sich daraus ergebenden Wirkfläche- und Kräfteverhältnisses sicher ge­ währleistet.

Zur Abdichtung des ersten Druckraumes 7 gegenüber dem Rin­ graum 19 ist in einer Ringnut 21 des Längsschiebers 4 bzw. des Betätigungsabschnittes 15 eine ringartige Dichtung 22 vorgesehen, welche mit ihrer Innenseite an dem Längsschieber 4 anliegt und mit ihrer Außenseite mit einer Innenwand 23 des Gehäuses 3 dichtend in Kontakt steht.

Zwischen dem Gehäuse 3 und dem Längsschieber 4 sind durch mehrere ringförmige Erhebungen 24A, 24B, 24C, 24D des Längsschiebers 4 voneinander getrennte Räume 25A, 24B, 25C gebildet, welche derart über die axiale Erstreckung des Längsschiebers 4 angeordnet sind, daß diese jeweils in Ab­ hängigkeit einer Schaltstellung des Längsschiebers 4 mit wenigstens einem der Anschlüsse 10, 11, 12, 13, 14 wenig­ stens teilweise in Deckung bringbar sind. Damit werden die vorbeschriebenen Verbindungen zwischen dem Zulaufanschluß 10 und dem benachbart angeordneten Verbraucheranschluß 11, 12 bzw. die Verbindungen zwischen den Verbraucheranschlüs­ sen 11, 12 und den jeweils benachbart angeordneten Rück­ laufanschlüssen 13, 14 in an sich bekannter Weise, wie sie insbesondere in der DE 44 21 357 A1 beschrieben ist, herge­ stellt oder unterbunden.

Zur Vermeidung eines unerwünschten Druckmittelaustausches zwischen den Anschlüssen 10, 11, 12, 13, 14, d. h. wenn sie nicht über die Räume 25A oder 25C je nach Stellung des Längsschiebers 4 miteinander verbunden sind, ist im Bereich der ringförmigen Erhebungen 24A, 24B, 24C, 24D und im Be­ reich des Endes 6 des Längsschiebers 4 jeweils eine zusätz­ liche Dichtung 26A bis 26E vorgesehen. Bei Anlage der je­ weiligen Dichtung 26A bis 26E an der Gehäuseinnenwand 23 sind die Räume 25A, 25B, 25C und ein weiterer Raum 25D, der durch eine ringförmige Ausnehmung an der Gehäuseinnenwand 23 zwischen dem Längsschieber 4 und dem Gehäuse 3 ausgebil­ det ist, zueinander abgedichtet.

Die Räume 25A, 25B, 25C sind Räume bezogen auf den Längs­ schieber und somit beweglich gegenüber dem Gehäuse 3.

Die Räume 19 und 25D sind bezogen auf das Gehäuse 3 fest­ stehend und den Anschlüssen 13 und 14 zugeordnet.

Je nach Stellung des Längsschiebers 4 sind entweder in der Ruhestellung der Anschluß 13 über die Räume 19, 25A mit dem Anschluß 11 und der Anschluß 10 über die Räume 25B, 25C mit dem Anschluß 12 verbunden. In der betätigten Stellung des Längsschiebers 4 ist der Anschluß 11 über die Räume 25A, 25B mit dem Anschluß 10 und der Anschluß 12 über die Räume 25C, 25D mit dem Anschluß 14 verbunden.

Die im Schnittbild der Figur dargestellte Stellung ist eine Mittelposition, die während der Bewegung des Längsschiebers 4 von seiner Ruheposition in seine betätigte Stellung und umgekehrt ohne Halt überfahren wird.

Claims (8)

1. Pneumatisches Wegeventil (1) mit einem in einer Durch­ gangsbohrung (2) eines Gehäuses (3) gleitend angeordne­ ten Längsschieber (4), der einen Druckmittelfluß in dem Gehäuse (3) von einem Zulaufanschluß (10) zu Verbrau­ cheranschlüssen (11, 12) oder von den Verbraucheran­ schlüssen (11, 12) zu Rücklaufanschlüssen (13, 14) in Abhängigkeit seiner axialen Position in dem Gehäuse (3) steuert, der mit dem Gehäuse (3) und seinen Enden (5, 6) jeweils einen Druckraum (7, 8) begrenzt, und der wenig­ stens an einer seiner einem Druckraum (7, 8) zugewandten Wirkfläche (9, 20) mit Steuerdruck zum Schalten des We­ geventils (1) entgegen einer auf den Längsschieber (4) wirkenden Kraft einer Rückstelleinrichtung (16) beauf­ schlagbar ist, wobei der Längsschieber (4) an einem Ende (5) einen Betätigungsabschnitt (15) mit vergrößertem Durchmesser aufweist, an dessen Wirkfläche (9) der Steu­ erdruck zum Schalten des Wegeventils (1) angreift und der zusätzlich zur Steuerung des Druckmittelflusses zu einem der Anschlüsse (13) des Wegeventils (1) vorgesehen ist.

2. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung (16) eine Rückstellfeder (17) aufweist, welche mit ihrem einen Ende im Bereich des Be­ tätigungsabschnittes (15) des Längsschiebers (4) an die­ sem angreift und mit ihrem anderen Ende an dem Gehäuse (3) abgestützt ist.

3. Wegeventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (17) in einem von dem Gehäuse (3) und dem Längsschieber (4) begrenzten Ringraum (19) angeord­ net ist.

4. Wegeventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Durchgangsbohrung (2) im Bereich der Rück­ stellfeder (17) und des Betätigungsabschnittes (15) ei­ nen vergrößerten Durchmesser aufweist.

5. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Bereich des Betätigungsabschnittes (15) zwischen dem Längsschieber (4) und dem Gehäuse (3) eine Dichtung (22) vorgesehen ist.

6. Wegeventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (22) in einer Ringnut (21) des Längsschie­ bers (4) angeordnet ist.

7. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (3) und dem Längsschieber (4) mehrere durch ringförmige Erhebungen (24A, 24B, 24C, 24D) des Längsschiebers (4) voneinander getrennte Räume (25A, 25B, 25C) gebildet sind, welche derart über eine axiale Erstreckung des Längsschiebers (4) vorgesehen sind, daß die Räume (25A, 25B, 25C) je­ weils in Abhängigkeit einer Schaltstellung des Längs­ schiebers (4) mit wenigstens einem der Anschlüsse (10, 11, 12, 13, 14) wenigstens teilweise in Deckung bringbar sind.

5. Wegeventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Räume (25A, 25B, 25C) durch jeweils eine im Bereich der ringförmigen Erhebungen (24A, 24B, 24C, 24D) des Längsschiebers zwischen diesen und einer Gehäuseinnen­ wand (23) angeordnete weitere Dichtung (26A bis 26D) derart zueinander abgedichtet sind, daß ein Druckmitte­ laustausch zwischen zwei benachbart angeordneten Räumen (19, 25A, 25B, 25C, 25D) unterbindbar ist.