DE3420400A1

DE3420400A1 - Zwei-wege-sitzventil

Info

Publication number: DE3420400A1
Application number: DE19843420400
Authority: DE
Inventors: Rainer Imhof; Wolfgang 8770 Lohr Lukasczyk
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1984-06-01
Filing date: 1984-06-01
Publication date: 1985-12-05
Also published as: US4850394A; JPS60263787A; JPH0454111B2; DE3420400C2

Description

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Phys. H. Bartels Dipi.-lng. H. Fink Dr.-lng. M. Held

ZUGELASSENE VERTRETER BE EUROPÄISCHEN PATENTAMT

Lange Str. 51, D-7000 Stuttgart

Tel.(0711)316478

Telex 0722312 (patwo d)

29. Mai 1984 Sc P 6917 121.496F

Mannesmann Rexroth GmbH, Jahnstraße 3-5, 8770 Lohr/Main

"Zwei-Wege-Sitzventil"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zwei-Wege-Sitzventil entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem bekannten Sitzventil der vorgenannten Art ist der Steuerkolben in axiale~i Abstand vom Ventilglied in einem besonderen Steuergehäuse angeordnet und weist beidseitig jeweils eine Kolbenstange auf. Die dem Ventilglied benachbarte Kolbenstange hat einen Ventilsitz, welcher mit einem Sitzteil im Ventilglied zusammenwirkt, der auf der vom Ventilsitz des Ventilgliedes abgewandten Seite angeordnet ist. Das hieraus bestehende Steuerventil steuert eine Verbindungsbohrung zwischen der dem Steuerkolben benachbarten Seite des Ventilgliedes und der dem Ventilsitz des Ventilgliedes benachbarten und gegenüber der übrigen Mantelfläche des Ventilgliedes abgesetzten Mantelfläche. Die Längsbohrung im Ventilglied ist mit einer Drosselstelle versehen. Bei dem bekannten Ventil sind die öffnungs- und Schließgeschwindigkeiten verschieden voneinander und zwar abhängig von dem Durchmesser

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der Drosselstelle und von den Drücken auf die dem Ventilsitz benachbarte Stirnfläche und auf die sich anschließende Ringfläche. Das bekannte Ventil kann nur in einer Richtung durchflossen werden, wobei das Druckmittel bei von seinem Sitzteil abgehobenem Ventilglied von dessen Stirnseite zu dessen abgesetzter Mantelfläche fließt. Da der Steuerkolben vom Ventilglied getrennt ist, entspricht die Lage des Ventilgliedes nicht immer der Lage des Steuerkolbens.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zwei-Wege-Sitzventil zu schaffen, das bei von seinem Sitzteil abgehobenem Ventilglied von Druckmittel in beiden Richtungen durchflossen werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 erfindungsgemäß gelöst. Das Ventilglied wird von dem Steuerkolben unmittelbar gesteuert und kann daher vom Steuerkolben in jeder beliebigen Lage gehalten werden, wobei die jeweilige Lage des Ventilgliedes und des Steuerkolbens übereinstimmen. Dadurch kann das erfindungsgemäße Sitzventil vom Druckmittel in beiden Richtungen durchflossen werden. Die Schaltzeiten beim öffnen und beim Schließen des Ventiles sind gleich.

Die Lage des Ventilgliedes kann bei Anwendung der Merkmale des Anspruches 2 jeweils festgestellt werden.

Ein weitestgehender Druckausgleich wird durch die Merkmale des Anspruches 3 erreicht. Hierdurch wird auch eine in Schließrichtung wirkende Kraft erzeugt, wenn der Druck auf eine der Teilflächen geringer als auf die übrigen Stirnflächen ist.

Eine Verringerung von aus dem Ventil herausleckendem Druckmittel wird durch die Merkmale des Anspruches 4 erreicht, ohne daß der Steuerkolben ein enges Spiel aufzuweisen braucht.

Die Merkmale des Anspruches 5 ermöglichen ein Auswechseln des Wegaufnehmers ohne Druckmittelverluste.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. In dieser ist ein Zwei-Wege-Sitzventil als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung im Längsschnitt schematisch dargestellt, wobei ein zentrischer Teil nur teilweise geschnitten ist.

Ein Ventilgehäuse hat einen Deckel 1 und eine in den Deckel 1 dichtend eingesetzte

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P 6917 121.496F Büchse 2, die in ein nicht dargestelltes anderes Gehäuse zusätzlich einbaubar ist. Die Büchse 2 hat eine mehrfach gestufte Axialbohrung 3, die zu einer ebenfalls mehrfach gestuften Axialbohrung 4 im Deckel 1 koaxial angeordnet ist. Auf der von dem Deckel 1 abgewandten Seite befindet sich in der Axialbohrung 4 ein kegelförmiger Sitzteil 5, an den sich in Richtung zum Deckel 1 eine Querbohrung 6 anschließt, der eine Führungsfläche 7 folgt.

In den Axialbohrungen 3, 4 ist ein kolbenförmiges Ventilglied 8 bewegbar, das einen mit dem Sitzteil 5 zusammenwirkenden kegelförmigen Ventilsitz 9 hat. An den Ventilsitz 9 schließt sich auf der vom Deckel 1 abgewandten Seite ein mit der Innenwand der Axialbohrung 3 zusammenwirkender zylindrischer Teil 10 an, dem ein kegelförmiger, unterschiedliche Kegelwinkel aufweisender Teil folgt. Der zylindrische Teil 10 und der sich daran anschließende Abschnitt des kegelförmigen Teiles 11 verzögern bei sich von seinem Sitzteil abhebenden Ventilglied das öffnen des Ventils. Vom Ventilsitz 9 aus in Richtung des Deckels 1 gesehen, ist das Ventilglied 8 im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und hat im Bereich der zylindrischen Führungsfläche 7 einen gegenüber dieser Führungsfläche breiteren Führungsbund 12. Ein Führungsbund 13 gleichen Durchmessers befindet sich auf der vom Ventilsitz 9 abgewandten Seite des Ventilgliedes 8. Dieser Führungsbund 13 wirkt mit einer zylindrischen Führungsfläche 14 in einer im Durchmesser verringerten Kammer 28 in der Axialbohrung 4 im Deckel 1 zusammen.

Im Bereich des Führungsbundes 13 ist am Ventilglied 8 ein mit dieser einstückiger, bundförmiger Steuerkolben 15 vorgesehen, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser der Führungsbunde 12, 13 ißt. Die Führungsbunde 12 und 13 sind in den Deckel 1 und die Büchse 2 eingeschliffen, so daß im Bereich der Führungsbunde 12, 13 jeweils nur ein enger Spalt zwischen einem dieser Bunde und dem Deckel 1 bzw. der Büchse 2 vorhanden ist. Der demgegenüber weitere Spalt zwischen dem Steuerkolben 15 und dem Deckel 1 ist durch eine Dichtanordnung 29 abgedichtet. Zu beiden Seiten des Steuerkolbens 15 befinden sich im Deckel 1 Steuerbohrungen 16 und 17, die in einen Bereich größeren Durchmessers der Axialbohrung 4 münden.

Das Ventilglied 8 hat eine es ganz durchsetzende Längsbohrung 18, welche die beiden, gleiche Durchmesser aufweisenden Stirnseiten des Ventilgliedes 8 miteinander verbindet. In dem im Deckel 1 befindlichen Ende des Ventilgliedes 8 ist ein ringförmiges Halteglied 19 eingesetzt, in das eine Verbindungsstange 20 einge-

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schraubt ist. Das Halteglied 19 ist im Ventilglied 8 mittels eines Schraubringes 21 gehalten. Durch öffnungen im Halteglied 19 kann Druckmittel hindurchtreten.

Die Verbindungsstange 20 führt zu einem elektronischen Wegaufnehmer 22, mit welchem die jeweilige Lage des Ventilgliedes 8 anzeigbar ist. Die Axialbohrung 4 des Deckels 1 ist durch einen deckelartigen Schließkörper 23 abgeschlossen, auf dem der Wegaufnehmer 22 angebracht ist und dessen davon abgewandte Seite in die Axialbohrung 4 im Deckel 1 eingreift. Die Verbindungsstange 20 durchsetzt den Schließkörper 23. In diesen ist in dem dem Ventilglied 8 benachbarten Teil eine Dichteinrichtung 24 eingesetzt, deren Dichtkörper 25 mittels eines federnden Halteringes 26 gehalten ist. Die Spalte zwischen dem Dichtkörper 25 auf der einen Seite und dem Schließkörper 23 bzw. der Verbindungsstange 20 auf der anderen Seite sind durch Dichtringe abgedichtet. Zwischen der Dichteinrichtung 24 und dem Weggeber 22 ist eine Leckmittelbohrung 27 vorgesehen.

Die Steuerbohrungen 16, 17 sind an ein nicht dargestelltes Schaltventil, insbesondere an ein Servoventil mit dahinter geschaltetem Absperrventil, angeschlossen, wobei als Sicherheitsventil ein zusätzliches Wegeventil den vorgenannten Ventilen parallel geschaltet werden kann, und mittels des Schaltventils mit einer Druckmittelquelle zu verbinden oder davon zu trennen. Wird von dem Schaltventil der Steuerbohrung 16 Druckmittel zugeführt und von der Steuerbohrung 16 Druckmittel abgeführt, so wird das Ventilglied 8 mit seinem Ventilsitz 9 auf dem Sitzteil 5 der Büchse 2 gehalten. Das Ventil ist geschlossen, so daß kein in Richtung des Pfeiles A herangeführtes Druckmittel in Richtung des Pfeiles B aus der Querbohrung 6 austreten kann. Der Druck in dem in Richtung des Pfeiles A herangeführten Druckmittel pflanzt sich über die Längsbohrung 18 im Ventilglied 8 auf dessen andere Seite bis in die Kammer 28 fort. Wenn der Druck im Bereich der Querbohrung 6 in der Büchse 2 kleiner als im Bereich des kegelförmigen Teils 11 des Ventilgliedes 8 und damit auch auf der gegenüberliegenden in der Kammer 28 befindlichen Stirnfläche ist, ist bei unbeaufschlagtem Steuerkolben 15 die Kraft in Schließrichtung des Ventilgliedes 8 größer als in Öffnungsrichtung. Das Schaltventil und das Absperrventil sind vorzugsweise als Wegeventile ausgebildet.

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Das Ventilglied 8 wird vom Sitzteil 5 der Büchse 2 abgehoben, wenn die Steuerbohrung 17 mit der Druckmittelquelle und die Steuerbohrung 16 über das Schaltventil mit dem Vorratsbehälter verbunden werden. Bei abgehobenem Ventilglied 8 kann in Richtung des Pfeiles A herangeführtes Druckmittel nach Eintritt in die Büchse 2 durch die Querbohrung 6 in Richtung des Pfeiles B aus der Büchse 2 austreten. Da über die Längsbohrung 18 die beiden Stirnseiten des Ventilgliedes 8 vom gleichen Druck beaufschlagt sind, ist dieses Ventilglied druckausgeglichen. Das Verhältnis der Durchmesser des Steuerkolbens 15 und der Führungsbunde 12, 13 kann verhältnismäßig klein gehalten werden, wodurch nur eine geringe Menge an Druckmittel zum Steuern gebraucht wird. Die Lage des Ventilgliedes 8 und damit der Durchflußquerschnitt durch das Zwei-Wege-Sitzventil wird durch das Schaltventileproportional zu einem von auswärts kommenden elektrischen Signal bestimmt, das sich aus der Differenz eines vorgegebenen Sollwertes und dem vom Wegaufnehmer ermittelten Istwert ergibt.

Wegen der Dichteinrichtung 24 kann der Wegaufnehmer 22 von der Verbindungsstange 20 getrennt werden, auch wenn in der Kammer 28 unter Druck stehendes Druckmittel vorhanden ist. Das Schaltventil 2 und gegebenenfalls das Sicherheitsventil werden in vorteilhafter Weise am Deckel 1 angebracht, was eine kompakte Bauform ergibt.

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Claims

PATENTANWÄLTE EUROPEAN 3 4 2 0 A 0 0 PATENT A-TTORNEYS Phys. H. Bartels Dipl.-lng.H.Fink Dr.-lng. M. Held ZUGELASSENE VERTRETER BE EUROPÄISCHEN PATENTAMT Lange Str. 51^ Γ>7000 Stuttgart ■ Tel.(0711)316478 Telex 0722312 (patwod) 9. Mai 1984 Sc P 6917 121.496F Mannesmann Rexroth GmbH, Postfach 340, 8770 Lohr/Main Ansprüche

1. Zwei-Wege-Sitzventil mit einem einen Ventilsitz (9) aufweisenden und im Bereich des Ventilsitzes abgestuften Ventilglied (8), das eine seine beiden Stirnseiten miteinander verbindende Längsbohrung (18) hat, mit einem einen Sitzteil (5) aufweisenden und das bewegbare Ventilglied aufnehmenden Gehäuse (1, 2), das zu beiden Seiten des Sitzteiles je eine Anschlußstelle (A, B) hat, und mit einem mit dem Ventilglied zusammenwirkenden Steuerkolben (15), dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben mit dem Ventilglied fest verbunden und nach Art eines Bundes auf dessen Umfang angeordnet ist und daß die Längsbohrung frei von einer Drosselstelle ist.

2. Ventil nach Anspruch 1 mit einem mit dem Steuerkolben (15) zusammenwirkenden Wegaufnehmer (22), dadurch gekennzeichnet, daß der Wegaufnehmer über das Ventilglied (8) mit dem Steuerkolben (15) fest verbunden ist.

3. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Ventilgliodes

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P 6917 121.496F (8) gleich groß sind, wobei die Stirnseite auf Seiten des Ventilsitzes (9) in je einen auf der einen Seite und auf der anderen Seite des Ventilsitzes befindlichen Teil unterteilt ist.

4. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten des Steuerkolbens (15) je ein Führungsbund (12, 13) vorgesehen ist und daß der Spalt zwischen dem jeweiligen Führungsbund und dem Gehäuse (l, 2) kleiner als der Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Steuerkolben (15) ist.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eirfedas Ventilglied (8) mit einem bewegbaren Teil des Wegaufnehmers (22) verbindende Verbindungsstange (20) zwischen dem Ventilglied und dem Wegaufnehmer eine ortsfeste Dichteinrichtung (24) durchsetzt.