DE2735677C3 - Drehschieberventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehschieberventil mit einer in einem Ventilgehäuse ausgebildeten Ventilkammer, in die ein Druckkanal, ein von einem Steuerkanal abgehender Zweigkanal und ein Rücklaufkanal einmünden und in der ein Überströmkanäle aufweisender Drehschieber angeordnet ist, der wechselweise den Steuerkanal in einer ersten Stellung mit dem Druckkanal und in einer zweiten Stellung mit dem Rücklaufkanal verbindet und in einer dritten Stellung den Steuerkanal absperrt, und mit einem Rückschlagventil in dem den Steuerkanal enthaltenden Strömungsweg, das eine Strömung nur in Richtung zum Steuerkanal zuläßt

Ein derartiges Drehschieberventil ist beispielsweise aus der US-PS 36 77 295 bekannt Bei cfsm dort beschriebenen Vierwegeventil ist das Rückschlagventil jeweils in einem Oberströmkanal in dem Drehschieber angeordnet Das hat zur Folge, daß bei einer Änderung der Stellung des Drehschiebers Leckströme und damit ein Druckverlust in der Steuerleitung nicht vermieden werden können. Um den Druck bei einer Änderung der Stellung des Drehschiebers wenigstens annähernd aufrecht zu erhalten, sind an den in die Ventilkammer einmündenden Kanälen großflächige Sitzdichtungen erforderlich, die mit erheblicher Kraft gegen den Drehschieber gepreßt werden müssen, um einen Druckabfall bei der Verstellung des Drehschiebers weitgehend zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehschieberventil zu schaffen, bei dem es durch eine geeignete Anordnung des Rückschlagventils nicht notwendig ist, die Dichtflächen der Sitzdichtungen so groß auszubilden, daß von diese;, während der Verstellung des Drehschiebers der Druck aufrechterhalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von dem Steuerkanal ein zweiter, ebenfalls in die Ventilkammer mündender Zweigkanal abgeht daß das Rückschlagventil im ersten Zweigkanai angeordnet ist und daß die Mündung des zweiten Zweigkanals wechselweise vom Drehschieber verschlossen bzw. über einen Überströmkanal des Drehschiebers zur Ventilkammer geöffnet werden kann, während jeweils gleichzeitig die Mündung des mit dem Rückschlagventil versehenen ersten Zweigkanais über einen weiteren Überströmkanal des Drehschiebei, mit dem Druckkanal des Ventilgehäuses verbunden bzw. vom Drehschieber verschlossen wird, wobei der Drehschieber die Mündung des zweiten Zweigkanals während des Überganges zwischen der ersten und der dritten Stellung des Drehschiebers geschlossen hält

Bei einer Vers: ellung des Drehschiebers beispielsweise aus der ersten Stellung in die dritte oder neutrale Stellung wird bei einer Unterbrechung der Verbindung des Druckkanals mit dem Steuerkanal das Rückschlagventil sofort durch den in dem Steuerkanal herrschenden Druck geschlossen. Das Rückschlagventil dichtet somit den Steuerkanal bzw. den mit ihm verbundenen ersten Zweigkanal gegenüber der Ventilkammer ab und verhindert zuverlässig einen Druckabfall in der Steuerleitung. Die Verwendung großflächiger Sitzdichtungen wie bei dem bekannten Drehschieberventil ist nicht erforderlich.

Um mit dem erfindungsgemäßen Drehschieberventil sowohl ein Dreiwege- als auch ein Vierwegeventil bilden zu können, wird bei einem Drehschieberventil der vorstehend beschriebenen Art, bei dem jeweils zweite vom Drehschieber gesteuerte Rücklauf- und Steuerkanäle, letztere mit Zweigkanälen und Rückschlagventil versehen, angeordnet sind, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß eine zweite Ventilkammer vorhanden ist und die jeweils ersten mit den Rückschlagventilen versehenen Zweigkanäle zur zweiten Ventilkammer hin verlängert und mit Stöpseln

versehen sind, so daß durch Entfernen eines Stöpsels und des von diesem gehaltenen Rückschlagventils und Verschließen des zugehörigen Steuerkanals durch einen weiteren Stöpsel der erste Zweigkanal Ober die zweite Ventilkammer ausschließlich mit dem Rücklaufkanal 5 verbunden und dadurch die Vierwegeventilfunktion in eine Dreiwegeventilfunktion geändert werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die in der zweiten und dritten Stellung des Drehschiebers den Rücklaufka- ι ο nal mit dem Steuerkanal bzw. dem Druckkanal verbindenden Oberströmkanäle von am Umfang des Drehschiebers ausgebildeten Nuten gebildet sind, wobei in an sich bekannter Weise der Drehschieber mindestens auf einem Teil seiner Umfangsfläche einen Abstand von der Wand der Ventilkammer hat

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Drehschieberventils ermöglicht die Verwendung von Sitzdichtungen an den Mündungen der Kanäle in die Ventilkammer, die zur Anlage an dem Drehschieber bestimmt sind und auf ihren beiden, einander entgegengesetzten Seiten eine geringfügig unterschiedliche Räche haben, so dal? der auf die unterschiedlich großen Flächen wirkende Fluiddruck eine relativ kleine Kraft gibt, weiche die jeweilige Sitzdichtung gegen den Drehschieber andrückt Dadurch braucht beim Verstellen des Drehschiebers auch keine große Kraft überwunden zu werden.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 einen im wesentlichen die Achse des so Drehschieberventils enthaltenden Vertikalschnitt etwa nach Linie 1 -1 der F i g. 3,

Fig.2 eine fragmentarische Schnittansicht des Drehschieberventils als Vierwegeventil etwa nach Linie 2-2 der Fig.3 entlang der Mitte der Kanäle im Ventilgehäuse abgewickelt, wobei die in eine Ebene projizierten Teile des Drehschieberventiles eine Stellung einnehmen, in der Druckfluid zu einer der Steueröffnungen gelenkt wird.

F i g. 3 eine Draufsicht nach Linie 3-3 in F i g. 1, wobei die Teile die in F i g. 2 gezeigte Stellung einnehmen und der Drehschieber weggelassen ist die uberströmkanäle in dem Drehschieber jedoch gestrichelt angedeutet sind,

F i g. 4 eine der F i g. 2 entsprechende Schnittansicht im wesentlichen nach Linie 4-4 in Fig. 5, wobei der Drehschieber eine Stellung einnimmt, in welcher Druckfluid zu der anderen Steueröffnung geleitet wird,

F i g. 5 eine der F i g. 3 entsprechende Ansicht, wobei die Uberströmkanäle de* Drehschiebers entsprechend dessen Stellung in F i g. 4 gestrichelt angedeutet sind, so

F i g. 6 eine der F i g. 4 entsprechende Schnittansicht nach Linie 6-6 der F i g. 7, die den Drehschieber in einer neutralen Stellung zeigt in der die Steuerleitung abgesperrt ist

F i g. 7 eine der F i g. 3 entsprechende Ansicht, welche die Kanäle in der Stellung des Drehschiebers gemäß F i g. 6 zeigt

Fig.8 ein mittiger VertiMschnitt durch eine Sitzdichtung in vergrößertem Maßstab,

F i g. 9 eine Aufsicht gemäß Linie 3-3 in F i g. 1,

Fig. 10 einen Vertikalschnitt nach Linie 10-10 in F i g. 9, wobei ein Rückschlagventil in einem Zweigkanal weggelassen ist, und

F i g. 11 eine der F i g. 2 entsprechende Schnittansicht, welche die Dreiwegeventilkonstruktion mit weggelassenem Rückschlagventil veranschaulicht.

Das Drehschieberventil weist ein Ventilgehäuse auf, das aus Teilen zusammengesetzt ist, nämlich einem mittleren Gehäuseteil 10, das von einem unteren Gehäuseteil 11 und einem oberen Gehäuseteil 12 abgeschlossen wird. Das mittlere Gehäuseteil 10 weist eine erste Ventilkammer 15 auf, mit der mehrere Kanäle in Verbindung stehen. Diese Kanäle umfassen einen Rücklaufkanal 20 in dem mittleren Gehäuseteil 10, der über einen Kanal 21 in dem unteren Gehäuseteil 11 an einen Tank anschließbar ist, sowie einen Druckkanal 22 in dem mittleren Gehäuseteil 10, der über eine Verlängerung in dem unteren Gehäuseteil 11 und über Verbindungskanäle 23, 24 und 25 an eine DruckFuidquelle anschließbar ist Der Druckkanal 22 ist einer von fünf Kanälen in dem Ventilgehäuse, die in die Ventilkammer 15 münden und deren Mündungen auf einem Kreis um die Drehachse eines Drehschiebers 60 liegea

Unmittelbar beiderseits des Druckkanals 22 sind zwei erste Zweigkanäle oder Hilfskanäle 30 und 31 angeordnet die sich durch eine zweite Ventilkammer 35 erstreckei., die von einem Hohlraum in dem unteren Gehäuseteil 11 gebildet und v..". dem mittleren Gehäuseteil 10 abgeschlossen wira IJie zwei noch verbleibenden Kanäle 36 und 37 stehen jeweils über im wesentlichen senkrecht zur Achse des Drehschiebers verlaufende Steuerkanäle 40 bzw. 41 mit Steueröffnungen 3f bzw. 39 in Verbindung. Die Kanäle 36 und 37 werden von den Steuerkanälen 40 und 41 geschnitten und bilden zweite Zweigkanäle. Die Steuerkanäle 40 und 41 erstrecken sich bis zu den ersten Zweigkanälen 30 und 31, so daß jeweils eine Strömungsverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Zweigkanal hergestellt werden kann.

In jedem Zweigkanal 30 und 31 ist eine Einrichtung vorgesehen, um diese Kanäle von der Verbindung mit der zweiten Ventilkammer 35 abzusperren. Diese Einrichtung weist einen mit Gewinde versehenen Stöpsel 47 bzw. 48 in den betreffenden Zweigkanälen auf. Diesen Stöpseln 47 und 48 sind Rückschlagventile beigeordnet. Das Rückschlagventil in dem Zwcgkanal 30 umfaßt eine Ventilkugel 49, die mit einem Sitz in dem Zweigkanal 30 derart zusammenwirk:, daß sie einen Fljß zur ersten Ventilkammer 15 hin sperrt dagegen Fluid von dem plattenförmigen Drehschieber b0 durch den Steuerkanal 40 zu dem zweiten Zweigkanal 36 strömen läßt. In dem Zweigkanal 31 ist eine Ventilkugel 50 angeordnet, welche einen Fluß zur ersten Ventilkammer 15 sperrt dagegen Fluid von dem Drehschieber 60 durch den Steuerkanal 41 zum Zweigkanal 37 fließen laut.

Der Drehschieber 60 ist in der ersten Ventilkammer 15 angeordnet und mittels eines Zapfens 61 an einem Schaft 62 befestigt, !.o daß er sich um eine oben schon erwähnte Achse drehen kann. Hierzu ist der Schaft 62 in rierr mittleren Gehäuseteil 10 und dem oberen Gehäuseteil 12 drehbar gelagert. Der Drehschieber 60 kann von einer Federrasteinrichtung 63 in einer eingestellten Lage gehalten und mittels eines Bedie nungshandgriffes 64 in die gewünschte Lage gebracht werden, wobei die Drehung des Drehschiebers 60 von einem Stift 65 oegrenzt wird der in dem oberen Gehäuseteil 12 angebracht ist und mit einer nicht gezeigten bogenförmigen Nut in der Oberseite des Drehschiebers 60 zusammenwirkt.

In dem Drehschieber 60 ist ein Überströmkanal 70 ausgebildet, dessen beiden Enden zu den Enden der in dem Gehäuseteil 10 gebildeten Kanäle hin offen sind, in der in den F i g. 6 und 7 dargestellten neutralen Stellung des Drehschiebers aber keine Verbindung mit ireendei-

nem Kanal haben. Durch eine Drehung des Drehschiebers kann der Überströmkanal 70 in die Stellung gemäß Fig.3 oder in eine Stellung gemäß Fig.5 gebracht werden, in welcher das eine Ende des Überströmkanals über dem Druckkanal 22 und das andere Ende über einem der Zweigkanäle 30 bzw. 31 liegt. Weiter ist der Drehschieber an seinem Umfang noch mit zwei Überströmkanälen 71 und 72 in Form von Nuten, versehen, die wahlweise eine Verbindung zu dem Rücklaufkanal 20 herstellen, indem sie über einen Strömungskanal in dem Gehäuseteil 10 und in Verbindung mit einer Ringnut 75 gebracht werden, die am Fuß der Ventilkammer 15 ausgebildet ist und mit dem Rücklaufkanal 20 in Verbindung steht.

Die oberen Enden der fünf Kanäle in dem Ventilgehäuse, die dem Druckfluid ausgesetzt sind, sind jeweils mit einer Sitzdichtung 80 versehen, die im Detail in Fig.8 dargestellt ist. Die Sitzdichtung ist in einer Erweiterung des betreffenden Kanals eingebettet und Ventilkugel 50 gegen die Kraft einer Ventilfeder 50a abgehoben und IaBt das Druckfluid durch den Steuerkanal 41 zur Steueröffnung 39 durch. Der Rückfluß aus dem Zylinder zur Steueröffnung 38 kann ϊ ungehindert durch den mit dem Zweigkanal 36 in Verbindung stehenden Überströmkanal 71 zum Tank hinabfließen.

Bei dem Umschalten des Drehschiebers 60 aus einer der Betriebsstellungen der F i g. 3 bzw. 5 in die neutrale

in Stellung gemäß F i g. 7 ist zu beachten, daß der an den Zylinder angelegte Druck gehalten wird, da das betreffende Rückschlagventil, das vorher geöffnet war. automatisch seine Sperrstellung einnimmt und der jeweilige Zweigkanal 36 bzw. 37 während des Drehens

i< des Drehschiebers aus der Betriebsstellung in die neutrale Stellung geschlossen bleibt.

Die in den F i g. 1 bis 10 gezeigte Ausführungsform ist ein Vierwegeventil, das in einer neutralen Stellung eine ungehinderte Strömung von der Pumpe zu dem Tank

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de Feder auf, welche die Sitzdichtung nach oben gegen die Unterseite des Drehschiebers 60 drückt. Zusätzlich befinden sich die Sitzdichtungen in einem nur teilweise druckentlasteten Zustand, da ihre einander entgegengesetzten Stirnflächen unterschiedliche Größe haben, wodurch eine aus dem Fluiddruck resultierende Kraft die Sitzdichtungen gegen den Drehschieber 60 drückt. Die Kraft ist groß genug, um eine Abdichtung zu bewirken, jedoch klein genug, um die Reibungskraft minimal zu halten, so daß der Drehschieber 60 an dem Handgriff 64 mit mäßigem Kraftaufwand verstellt werden kann. Die eine der beiden einander entgegengesetzten Stirnflächen bildet das untere Ende 85 der Sitzdichtung 80, dessen Durchmesser um ein geringes größer ist als der Durchmesser des Innenrandes 86 der entgegengesetzten Fläche 87 der Sitzdichtung.

Der vorstehend beschriebene Drehschieber funktioniert folgendermaßen:

In der in den Fig.6 und 7 dargestellten neutralen Stellung steht der Überströmkanal 70 des Drehschiebers 60 mit keinem der aktiven Kanäle des Drehschieberventils in Verbindung. In dieser Stellung liegt der am Drehschieberumfang ausgebildete Kanal 72 teilweise über dem Oberende des Druckkanals 22 und verbindet daher eine an den Druekkanal 22 angeschlossene Pumpe über die Ringnut 75 mit dem Rücklaufkanal 20.

Im folgenden wird angenommen, daß als Betriebseinrichtung, die durch das Drehschieberventil gesteuert werden soll, ein doppeltwirkender Zylinder vorgesehen ist, dessen Kolbenstange durch Zuführen von Druckfluid zur Steueröffnung 38 (Fig.4 und 5) ausgefahren wird. Der Überströmkanal 70 wird hierzu in eine solche Stellung gebracht, daß er mit seinen Enden über dem Druekkanal 22 und dem Zweigkanal 30 liegt, wobei die Ventilkugel 49 gegen die Kraft einer Ventilfeder 49a derart verschoben wird, daß der Zweigkanal 30 über den Steuerkanal 40 mit dem zweiten Zweigkanai 36 und der Steueröffnung 38 verbunden ist In dieser Stellung ist die andere Steueröffnung 39 mit dem an die Rücklaufleitung 20 angeschlossenen Tank verbunden, da der Zweigkanai 37 mit dem darüberliegenden Überströmkanal 71 in Verbindung steht, der sich bis zur Ringnut 75 erstreckt

Um die Kolbenstange des Zylinders in der entgegengesetzten Richtung zu bewegen, wird der Drehschieber 60 in die in den FJ g. 2 und 3 gezeigte Stellung überführt, in weicher der Überströmkanal 70 den Druekkanal 22 mit dem Zweigkanai 31 verbindet Dadurch wird die

/üiaui, wOüci uic jicücfuiinürigcfi iXk ucni üngcSCinuääcnen Arbeitszylinder blockiert sind und der Druck an einer Steueröffnung des Zylinders ohne jeden Druckverlust erhalten bleibt, wenn der Drehschieber in die neutrale Stellung zurückgeschoben wird.

Das gleiche Drehschieberventil kann auch als Dreiwegeventil verwendet werden, welches in der neutralen Stellung einen ungehinderten Fluß von der Pumpe zum Reservoir erlaubt, wobei die Steueröffnung gesperrt ^t, und bei dem Fluid in den Arbeitszylinder geleitet werden kann, wenn der Drehschieber in eine dem Ausfahren der Kolbenstange des Zylinders entsprechende Stellung gedreht wird. Wird dagegen der Drehschieber in eine dem Einfahren der Kolbenstange des Zylinders entsprechende Rückziehstellung gedreht, kann das Fluid ungehindert aus dem Zylinder in das Reservoir strömen. Die für diesen Zweck erforderliche Anpassung besteht gemäß Fig. 11 in der Entfernung des Gewindestöpsels 48 mit dem zugehörigen Rückschlagventil einschließlich der Ventilkugel 50, wodurch der Zweigkanai 31 mit der zweiten Ventilkammer 35 verbunden werden kann, die mit dem Tank in Verbindung steht. Ein Stöpsel 100 wird in die Steueröffnung 39 des Steuerkanals 41 eingeschraubt Die neutrale Stellung für das Dreiwegeventil entspricht der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Stellung des Vierwegeventils. Wenn die Steueröffnung 38 mit dem Zylinder verbunden ist, entspricht die Ausfahrstellung des Dreiwegeventils der in den Fig.4 und 5 dargestellten Stellung der Teile, bei welcher Druckfluid zu dem Zweigkanai 30 geleitet wird, so daß es zu dem Zweigkanal 36 und zur Steueröffnung 38 fließt Bei Zurückdrehen des Drehschiebers in die net.-/ale Stellung wird das obere Ende des Zweigkanals 30 durch den Drehschieber versperrt Dieser Vorgang verhindert zusammen mit dem Rückschlagventil 49 einen Druckabfall im Zylinder.

Die Zurückziehstellung des Dreiwegeventils entspricht der m den F i g. 2 und 3 da gestellten Stellung, wobei der Überströmkanal 70 den Druekkanal 22 mit dem Zweigkanai 31 verbindet Der Zweigkanal 31 seinerseits steht wegen des fehlenden Stöpseis 48 und Rückschlagventils 50 mit der zweiten Ventilkammer 35 in Verbindung, so daß die Pumpe mit dem Tank verbunden ist Das Fluid strömt aus dem Zylinder durch die Steueröffnung 38 in den Zweigkanal 36 zurück, der in dieser Stellung des Drehschiebers 60 mit dem darüberiiegenden Überströmkanal 71 verbunden ist, so daß das Fluid durch die Ringnut 75 zum Tank abfließt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Drehschieberventil mit einer in einem Ventilgehäuse ausgebildeten Ventilkammer, in die ein Druckkanal, ein von einem Steuerkanal abgehender Zweigkanal und ein Rücklaufkanal einmünden und in der ein Oberströmkanäle aufweisender Drehschieber angeordnet ist, der wechselweise den Steuerkanal in einer ersten Stellung mit dem Druckkanal und in einer zweiten Stellung mit dem Rücklaufkanal verbindet und in einer dritten Stellung den Steuerkanal absperrt, und mit einem Rückschlagventil in dem den Steuerkanal enthaltenden Strömungsweg, das eine Strömung nur in Richtung zum Steuerkanal zuläßt, dadurch gekennzeich- ·5 net, daß von dem Steuerkanal (40) ein zweiter, ebenfalls in die Ventilkammer (15) mündender Zweigkanal (36) abgeht, daß das Rückschlagventil (49) im ersten Zweigkanal (30) angeordnet ist und daß die Mündung des zweiten Zweigkanals (36) wechselweise vom Drehschieber (60) verschlossen bzw. über einen C'bertrömkanai (7i) des Drehschiebers (60) zur Ventilkammer (15) geöffnet werden kann, während jeweils gleichzeitig die Mündung des mit dem Rückschlagventil (49) versehenen ersten Zweigkanals (30) über einen weiteren Überströmkanal (70) des Drehschiebers (60) mit dem Druckkanal i(22) des Ventilgehäuses (10) verbunden bzw. vom Drehschieber (60) verschlossen wird, wobei der Drehschieber (60) die Mündung des zweiten Zweigkanals während des Oberganges zwischen der ersten unc> der dritten Stellung des Drehschiebers ,geschlossen hält.

2. Dreiischieberventil nach Anspruch 1, wobei jeweils zweite, vom Dreffschieber gesteuerte Rücklauf- und Steuerkanäle, letzttf-e mit Zweigkanälen und Rückschlagventil versehen, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Ventillkammer (35) vorhanden ist und die jeweils ersten mit den Rückschlagventilen (49, 50) versehenen Zweig- <o kanäle (30, 31) zur zweiten Ventilkammer (35) hin verlängert und mit Stöpseln (47,48) versehen sind, so daß durch Entfernen eines Stöpsels und des von diesem gehaltenen Rückschlagventils und Verschließen des zugehörigen Steuerkanals (40 bzw. 41) durch <5 einen weiteren Stöpsel (100) der erste Zweigkanal (30 bzw. 31) über die zweite Ventilkammer (35) ausschließlich mit dem Rücklaufkanal (20) verbunden und dadurch die Vierwegeventilfunktion in eine Dreiwegeventilfunktion geändert werden kann.

3. Drehschieberventil nach Anspruch I oder 2, wobei der Drehschieber auf mindestens einem Teil seiner Umfangsfläche einen radialen Abstand von der Wand der Ventilkammer hat. dadurch gekenn zeichnet, daß die in der zweiten und dritten Stellung « des Drehschiebers (60) den Rücklaufkanal (20) mit dem Steuerkanal (30, 40) bzw. dem Druckkanal (22) verbindenden Überströmkanäle von am Umfang des Drehschiebers (60) ausgebildeten Nuten (71, 72) gebildet sind. fco