DE19706059C2 - Schieberventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schieberventil, insbesondere ein pneumatisches Schieberventil großer Nennweite, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Schieberventil ist aus dem Produktkatalog "Know-how in Pneumatik" (11/93, Seite 6.134) der Firma Mannesmann Rexroth Pneumatik GmbH bekannt und im wesentlichen aus einem Ventilkörper und einem innenliegenden Schieber aufgebaut. Der Schieber ist in seiner Längsrichtung bewegbar und wird durch einen von außen zuführbaren Steuerdruck über eine ebenfalls innenliegende Kolben- Zylinder-Einrichtung betätigt. Dabei verbindet der Schieber wahlweise Druckmittelanschlüsse, die am Ventilkörper angeordnet sind. Zu diesem Zweck weist der im Querschnitt kreisförmige Schieber Abschnitte kleineren und größeren Durchmessers auf, wobei ein Abschnitt größeren Durchmessers über einen Dichtring am Ventilkörper dichtend zur Anlage kommt. Der Dichtring wird mittels einer Nut im Schieber gehalten. Um den rauhen Betriebsbedingungen standzuhalten, besteht der Dichtring vorzugsweise aus verschleißarmen Polyurethan.

In der Praxis kommt es insbesondere bei einem langsamen Umschalten des Ventils unter maximaler Luftströmung vor, daß beim Auftreffen des Dichtrings auf die Dichtkante der mit dem Druckmittelanschluß verbundenen Druckmittelkammer dieser aus der Nut gedrückt und bei der weiteren Bewegung des Schiebers abgequetscht wird. Das Herausdrücken wird hervorgerufen durch ein plötzliches Abdichten des Strömungsquerschnitts, das eine schlagartige Druckerhöhung in der Nutflanke bewirkt.

Zur Lösung dieses Problems ist bereits versucht worden, mit zusätzlichen Elementen den Dichtring derart zu umfangen, daß ein Herausdrücken vermieden wird. Diese Lösung verursacht jedoch einen höheren Aufwand an Material und einen damit verbundenen erhöhten Montageaufwand.

Eine andere Lösung sieht keinen separaten elastischen Dichtring vor. Die Dichtwirkung wird hierbei über eine gasdichte Spielpassung zwischen Schieber und Ventilkörper an den zu dichtenden Stellen erzielt. Der Nachteil dieser Lösung liegt in der Einhaltung von damit erforderlichen geringen Fertigungstoleranzen der Passung, was einen erhöhten fertigungstechnischen Aufwand zur Folge hat.

Eine weitere Lösung besteht darin, einen an den Seiten profiliert ausgeführten Dichtring über komplementär dazu gestaltete Nutflanken im Schieber zu halten. Dazu ist der Schieber mehrteilig aufgebaut und im Bereich der Nut geteilt, so daß ein Zusammenfügen der Teile eine formschlüssige Verbindung zwischen Nut und Dichtring gewährleistet. Durch die mehrteilige Ausführung des Schiebers, ist auch diese Lösung als recht aufwendig zu betrachten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Schieberventil - insbesondere großer Nennweite - zu schaffen, das einen zuverlässigen Betrieb zuläßt, ohne zusätzliche abstützende oder führende Maßnahmen bzw. Elemente für den Dichtring vorsehen zu müssen.

Diese Aufgabe wird, ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1, durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Die Unteransprüche 2 und 3 kennzeichnen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, daß ein Herausdrücken durch eine spezielle Gestaltung des Dichtrings vermieden werden kann. Dazu trägt der Dichtring zumindest an einer seiner beiden Seiten mindestens eine nutförmige Ausnehmung, die sich mit geringem Abstand vom Außenradius kommend schräg in Richtung der Seite des Dichtrings und von da aus radial in Richtung des Innenradius erstreckt. Insbesondere der erstgenannte - schräg verlaufende - Teil der nutförmigen Ausnehmung erfüllt die Funktion, daß nach dem Auftreffen des Dichtrings auf die Dichtkante des Ventilkörpers noch ein Restströmungsquerschnitt zur Verfügung steht.

Es wird durch diese Drosselstelle ein plötzliches Abdichten des Strömungsquerschnitts vermieden. Vorzugsweise sind mehrere Ausnehmungen auf dem Umfang des Dichtrings in äquidistanten Abständen angeordnet. Die hohe Strömungsgeschwindigkeit in den Ausnehmungen hält das Druckgefälle in der Nut niedrig, so daß sich der Schieber mit dem Dichtring noch etwas mehr in Richtung der Dichtkante bewegen kann, bevor es zum vollständigen Abdichten und somit zum Druckanstieg kommt. Durch dieses weitere Eintauchen wird der Dichtring im kritischen Zustand vor dem Druckanstieg besser gehalten, so daß ein Herausdrücken verhindert wird. Durch die erfindungsgemäße einstückige Gestaltung des Dichtrings ohne zusätzliche abstützende Teile wird eine einfache Montierbarkeit des Dichtrings am Schieber und damit des gesamten Schieberventils erzielt. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß vorzugsweise mehrere nutförmige Ausnehmungen beidseitig und gegeneinander versetzt auf dem Umfang des Dichtrings angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, daß der Dichtring damit beidseitig einsetzbar ist und damit auch der Gefahr einer fehlerhaften Montage wirkungsvoll begegnet werden kann.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung des Schieberventils,

Fig. 2 ein Profilschnitt des Dichtrings,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Dichtrings,

Fig. 4 eine Detailvergrößerung im Bereich des Außenradius des Dichtrings und

Fig. 5 eine Detailvergrößerung an der Dichtkante zwischen dem Dichtring und dem Ventilkörper.

Das Schieberventil nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus dem Ventilkörper 4, dem Schieber 3 sowie der Kolben-Zylinder-Einheit 10 als Stellantrieb. Durch die Bewegung des Schiebers 3 werden wahlweise Druckmittelanschlüsse 5 miteinander verbunden. Das in Fig. 1 dargestellte Schieberventil ist als 5/2-Wege-Ventil ausgeführt. Der Dichtring 1 ist außenradial am Schieber 3 in einer Nut 2 gehalten. Der Dichtring 1 kommt in definierten Stellungen des Schiebers 3 am Ventilkörper 4 zur Anlage.

Der Profilschnitt des Dichtrings 1 nach Fig. 2 zeigt die Anordnung einer Ausnehmung 6 an einer Seite 7 des Dichtrings 1. Das Profil weist an seinem Außenradius 9 eine nach außen gerichtete Wölbung auf, die als Dichtfläche des Dichtrings 1 am Ventilkörper 4 zur Anlage kommt. Der Dichtring 1 besitzt zur Erhöhung seiner Elastizität einen bezüglich des Profilschnitts mittig angeordneten schmalen Steg. Der Innenradius 8 des Dichtrings 1 liegt auf dem Boden der Nut 2 auf. Das Profil des Dichtrings 1 besitzt eine längliche Grundgestalt, um einen günstigen Halt in der Nut 2 zu gewährleisten.

Die Detailvergrößerung im Bereich des Außenradius 9 nach Fig. 4 zeigt den Verlauf einer Ausnehmung 6 auf der Seite 7 des Dichtrings 1. Die Ausnehmung 6 beginnt in einem geringen Abstand vom Außenradius 9, verläuft bereits über dessen Wölbung hinweg schräg in Richtung der Seite 7 des Dichtrings 1 und setzt sich an der Seite 7 in Richtung des Innenradius 8 fort. Diese Ausnehmung 6 verhindet ein Heraussaugen des Dichtringes 1 aus der Nut 2 infolge einer ansonsten herrschenden Druckdifferenz zwischen dem inneren Nutbereich und der Umgebung bei Druckwechsel. Die Ausnehmung 6 sollte sich nicht direkt bis an den Außenradius 9 des Dichtrings 1 erstrecken, da ansonsten die Dichtwirkung beeinträchtigt werden kann. Die idealerweise gleichmäßige Verteilung von nutförmigen Ausnehmungen 6 entlang des Umfangs des Dichtrings 1 nach Fig. 3 gewährleistet einen hohen Wirkungsgrad der allmählichen Drosselung, bevor das Ventil infolge der Schieberbewegung gänzlich schließt.

Die Schieberstellung zwischen Dichtring 1 und Ventilkörper 4 zum Zeitpunkt des Erreichens des Druckabschlusses ist aus Fig. 5 ersichtlich. In dieser Position ist ein Herausdrücken des Dichtrings 1 aus der Nut 2 nicht mehr möglich. Das Ventil kann somit vollständig schließen, ohne daß der Dichtring durch Abquetschung beschädigt werden kann.

Bezugszeichenliste

1

Dichtring

2

Nut

3

Schieber

4

Ventilkörper

5

Druckmittelanschluß

6

Ausnehmung

7

Seite

8

Innenradius

9

Außenradius

10

Kolben-Zylinder-Einheit

Claims (3)

1. Schieberventil, insbesondere pneumatisches Schieberventil großer Nennweite, mit einem Ventilkörper (4) einschließlich Druckmittelanschlüssen (5), das einen in seiner Längsrichtung bewegbaren innenliegenden Schieber (3) besitzt, der zumindest eine ringförmig verlaufende Nut (2) aufweist, die einen Dichtring (1) aufnimmt, der in definierten Schieberstellungen dichtend am Ventilkörper (4) zur Anlage kommt, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einer der beiden Seiten (7) des Dichtrings (1) mindestens eine nutförmig ausgebildete Ausnehmung (6) angeordnet ist, die sich mit geringem Abstand vom Außenradius (9) kommend, über die Wölbung des Außenradius (9) hinweg in Richtung der Seite (7) und dann radial in Richtung des Innenradius (8) erstreckt.

2. Schieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ausnehmungen (6) auf dem Umfang des Dichtrings (1) in äquidistanten Abständen angeordnet sind.

3. Schieberventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ausnehmungen (6) auf beiden Seiten (7) und gegeneinander versetzt auf dem Umfang des Dichtrings (1) angeordnet sind.