DE2735677C3 - Drehschieberventil - Google Patents
DrehschieberventilInfo
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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,
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
rr 1.1.51 «.IIH.II OUULK-I! WIMIIg OI UIIU CIIIC UUI Ü 11 icFliCgCII"
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)
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
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