DE3644269A1 - Wegeventil - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf ein Ventil und
insbesondere auf ein Wegeventil. Speziell bezieht sich die
Erfindung auf ein Wege-Schiebeventil, und zwar insbesondere
ein Wege-Proportionalventil.
Es sind bereits Wegeventile, und zwar insbesondere solche der
Längsschieberbauart bekannt, bei denen die Anschlußbohrungen
für Pumpe, Tank und Verbraucher seitlich bezüglich der
Kolbenachse angeordnet sind, so daß der Kolben aufgrund der
vorgegebenen Strömungsrichtung von der Pumpenanschlußbohrung
her einseitig angeströmt wird. Dies hat zur Folge, daß der
Kolben durch die von der Pumpe kommende Strömung des
Druckmittels, insbesondere Hydrauliköls, in Drehung versetzt
wird. Insbesondere dann, wenn der Kolben mit großen
Angriffsflächen für das Druckmittel an seinem Außendurchmesser
ausgestattet ist, wie dies beispielsweise beim Vorhandensein
von Bohrungen oder Feinsteuernuten am Kolben der Fall ist, so
kann eine unerwünschte Drehung oder Rotation des Kolbens sehr
leicht in Gang kommen. Eine solche Drehung bedeutet einen
erhöhten Verschleiß von Kolben und Gehäuse und dadurch eine
verminderte Lebensdauer. Ferner erhöht sich durch die Drehung
des Kolbens die Leckage des Ventils.
Zur Verhinderung einer Kolbendrehung ist es beispielsweise u.a.
bekannt, an der Stirnseite der Steuerkolben Stifte axparallel
anzuordnen, die in entsprechenden Ausnehmungen im Deckel axial
geführt sind. Eine solche mechanische Lösung erfordert einen
konstruktiven Mehraufwand des Ventils und hat durch die damit
verbundene Reibung einen ungünstigen Einfluß auf die Funktion
des Ventils (Hysterese).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei den Ventilen der
eingangs genannten Art, insbesondere auch bei einem
Proportionalventil das Rotieren des Kolbens in einfacher und
kostengünstiger Weise zu vermeiden und zugleich die Funktion
des Ventils nicht zu beeinträchtigen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung zumindest in
einem Ringraum des Ventilgehäuses zumindest einen Steg vor,
der das Rotieren des Kolbens verhindert. Dieser Steg ist
vorzugsweise nur in dem mit dem Pumpenanschluß in Verbindung
stehenden Ringkanal des Gehäuses vorgesehen, da hier in erster
Linie mit einer Dreheinleitung des Kolbens aufgrund der
vorgegebenen stets in einer Richtung verlaufenden Strömung zu
rechnen ist. Zusätzlich kann aber auch vorgesehen sein, die
erwähnten Drehverhinderungsmittel im Gehäuse im Bereich des
Tankanschlusses vorzusehen, da auch hier die Strömung nur in
einer Richtung erfolgt. Gegebenenfalls kann es zweckmäßig
sein, die Drehverhinderungsmittel auch im Bereich von mit
Verbraucheranschlüssen in Verbindung stehenden Ringkanälen
auszubilden.
Durch die in der Form eines Stegs insbesondere im
Pumpenringkanal vorgesehenen Drehverhinderungsmittel wird die
Rotation des Druckmittels, insbesondere der hydraulischen
Flüssigkeit, stark reduziert, wodurch die Drehung des Kolbens
verhindert wird.
Vorzugsweise werden die Drehverhinderungsmittel, insbesondere
in der Form des Stegs, bereits beim Guß des Gehäuses
mithergestellt, so daß sich praktisch kein Mehraufwand in der
Fertigung ergibt. Die genannten Vorteile werden also in
kostengünstiger Weise erreicht. Gießtechnisch ist die
Herstellung des Stegs völlig unproblematisch.
Der erfindungsgemäße Steg ragt zweckmäßigerweise in den
Pumpenringkanal an einer Stelle, die in etwa um 180° gegenüber
der Stelle versetzt ist, wo der Kolben in etwa tangential von
dem Druckmedium, welches von der Pumpenanschlußbohrung kommt,
angeströmt wird.
Durch die erfindungsgemäße Lösung entstehen, wie oben
ausgeführt, praktisch keine Mehrkosten, und der Steg kann
praktisch bei allen verschiedenen Bauarten von Ventilgehäusen
angebracht werden. Ferner wird durch die erfindungsgemäße
Anbringung des Stegs keine Verschlechterung des Durchfluß
widerstandes des Ventils verursacht.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich insbesondere aus
den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungs
beispielen.
Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben
sich aus der nunmehr folgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen der Erfindung. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Vier-Wege-
Proportionalventil;
Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt des in Fig. 1
gezeigten Ventils;
Fig. 3 einen Schnitt in etwa Längslinie 3-3 in Fig. 2;
Fig. 4 eine Einzelheit der Schnittdarstellung der Fig. 2 im
Bereich eines im Gehäuse ausgebildeten Steges, wobei
der Kolben mit Feinsteuernuten ausgestattet ist;
Fig. 5 eine Ansicht ähnlich Fig. 2, wobei aber hier der
Kolben radial verlaufende Kolbenbohrungen sowie eine
Kolbenlängsbohrung aufweist; und
Fig. 6 einen Schnitt im wesentlichen Längslinie 6-6 in
Fig. 5.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf das in
Fig. 1 gezeigte Vier-Wege-Proportionalventil 1 beschrieben. Es
sei aber darauf hingewiesen, daß, wie sich aus den Fig. 2 bis
6 ergibt, die Erfindung auch bei beliebigen anderen Ventilen
anwendbar ist. Die Längsbohrung des in Fig. 1 gezeigten
Ventils ist unmittelbar im Ventilgehäuse 6 ausgebildet.
In den Fig. 1 bis 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Ventils in der Form eines Vier-Wege
Proportionalventils 1 gezeigt. Ein solches Ventil ist
beispielsweise beginnend auf Seite 143 des Buchs "Der
Hydrauliktrainer" der Firma Mannesmann Rexroth (2. Auflage,
1980) beschrieben.
Das Vier-Wege-Proportionalventil 1 besteht aus einem
Vorsteuerventil 2 und einem Hauptventil 3. Das Vorsteuerventil
ist ein Druckregelventil mit Proportionalmagneten 4 und 5.
Das Hauptventil 3 ist ein Wegeventil und besteht im
wesentlichen aus einem Gehäuse 6, einem Hauptkolben 7 und zwei
Zentrierfedern 8 und 9, welche den Hauptkolben 7 in seiner
Mittelstellung halten. Der Hauptkolben 7 ist mit
Feinsteuernuten ausgestattet, von denen in Fig. 1 zwei mit den
Bezugszeichen 10 und 11 bezeichnet sind. Das Hauptventil 3
kann mit einer Anschlußfläche 18 beispielsweise auf der
Anschlußplatte eines zu steuernden Geräts angeordnet werden.
An der Anschlußfläche 18 sind die Anschlüsse wie folgt
bezeichnet: T ist der Tankanschluß, A ist der eine
Verbraucheranschluß, P ist der Pumpenanschluß, B ist ein
weiterer Verbraucheranschluß und X und Y sind
Steueranschlüsse. Von besonderem Interesse ist der
Pumpenanschluß P und es ist deshalb in Fig. 1 mit 24 eine
Pumpenanschlußbohrung im Gehäuse 6 bezeichnet.
Die Fig. 2 und 3 zeigen, daß der Kolben 7 im Bereich des
Pumpenanschlusses P neben den bereits erwähnten
Feinsteuernuten 10 und 11 noch weitere Feinsteuernuten 12 bis
17 aufweist. Ferner erkennt man eine im Gehäuse 6 ausgebildete
den Kolben 7 aufnehmende Längsbohrung 19. Eine Ringnut 20 ist
für den Verbraucheranschluß A, eine Ringnut 21 für den
Verbraucheranschluß 8 und eine Ringnut 22 für den
Pumpenanschluß P dargestellt.
Erfindungsgemäß sind in der Ringnut 22 eine Rotation des
Kolbens 7 verhindernde Mittel in der Form eines Gehäusestegs
30 vorgesehen. Vorzugsweise ist ein solcher Steg 30 nur im
Bereich der den Pumpenanschluß P zugeordneten Ringnut 22
vorgesehen, könnte aber auch insbesondere für den Tankanschluß
T und gegebenenfalls auch für die Verbraucheranschlüsse A und
B vorgesehen sein.
Insbesondere in Fig. 3 sieht man die Lage des Gehäusestegs 30.
Ferner ist zu erkennen, daß das von der Pumpe kommende
Strömungsmittel in das Gehäuse 6 mit der durch 43 angedeuteten
Druckmittelströmungsrichtung in die Pumpenanschlußbohrung 24
längs der Anschlußbohrungsachse 42 einströmt, und zwar in etwa
tangential zum Außenumfang des Kolbens 7 verlaufend.
Insbesondere in Fig. 3 ist dargestellt wie die
Pumpenanschlußbohrung 24 sich zu einem Pumpeneinlauf oder
Anschlußraum 25 erweitert, der im Gehäuse ausgebildet den
Kolben 7 umgibt. Der Pumpenanschlußraum 25 besteht im
wesentlichen aus einem sichelförmigen Verbindungsraum 32 und
einem Ringkanal 23. Der Ringkanal 23 wird durch den
strichpunktiert dargestellten Kreis 26 definiert.
Der Kolben 7 weist in der Darstellung gemäß den Fig. 2 und 3
zwei Kolbenstege 35 und 36 sowie einen dazwischen liegenden
Kolbenhals 38 auf. Die Oberfläche des Kolbens 7 ist mit 39
bezeichnet. Ferner ist eine senkrecht zur Anschlußfläche 18
verlaufende erste oder x-Querachse mit 42 bezeichnet und eine
zweite oder y-Querachse, die parallel zur Anschlußfläche 18
verläuft, ist mit 41 bezeichnet. Die mit der Kolbenachse
zusammenfallende Ventillängsachse ist mit 37 bezeichnet. Die
bereits erwähnte Anschlußbohrungsachse 42 verläuft im
wesentlichen parallel zur Achse 40 und senkrecht zur Achse 41.
Die Anschlußbohrungsachse 42 ist gegenüber der Achse 40
parallel versetzt, so daß man sagen kann, daß die
Pumpeneinlauf- oder Pumpenanschlußbohrung 24 seitlich
gegenüber der Kolbenachse 37 angeordnet ist, wodurch sich
insbesondere die Tendenz einer Drehung des hier einseitig
angeströmten Kolbens 7 ergibt.
Vorzugsweise liegt, wie in Fig. 3 gezeigt, der Steg 3 auf der
Achse 41, halbiert also im wesentlichen den Ringkanal 23, den
man als um 180° zwischen der Achse 40 verlaufend annehmen
kann. Wenn sich der Steg 30 in der gezeigten Position
befindet, wird praktisch keine Verschlechterung des
Durchflußwiderstandes des Ventils bewirkt. Es ist aber auch
möglich, den Gehäusesteg 30 gegenüber der gezeigten Stellung
versetzt anzuordnen, beispielsweise um bis zu 90° entgegen dem
Uhrzeigersinn und bis zu 60° im Uhrzeigersinn.
Der Gehäusesteg 30 wird vorzugsweise einstückig mit dem
Gehäuse 6 ausgebildet. Insbesondere wird der Gehäusesteg 30
beim Gießen des Gehäuses 6 bereits vorgesehen. Bei der
Herstellung wird somit praktisch kein Mehraufwand verursacht,
was sich als besonders kostengünstig erweist.
In Fig. 4 ist eine Einzelheit der Fig. 2 im Bereich des Stegs
30 dargestellt. Man erkennt, daß sich der Steg 30 radial nicht
bis zur Längsbohrung 19 hin erstreckt, sondern auf einer
gedachten zylindrischen Mantelfläche endet, deren Durchmesser
ca. 1 bis 4 mm größer ist als der Durchmesser der Längsboh
rung. Durch dieses Zurücksetzen des Steges wird die Bearbei
tung der Gehäusesteuerkanten nicht beeinträchtigt. Das
Stegende 28 verläuft an seiner seitlichen Begrenzung schräg 29
oder rechtwinklig 29 a zur Längsbohrung 19.
In Fig. 5 und 6 sind Ansichten ähnlich den Fig. 2 und 3
dargestellt, wobei hier ein Hauptkolben 47 mit einem
Kolbenhals 48 im Bereich eines Kolbenstegs 49 radial
verlaufende Kolbenbohrungen 50 aufweist, die mit einer im
Kolben 47 ausgebildeten Längsbohrung 51 in Verbindung steht.
Was das Ventilgehäuse 6 anlangt, so besteht kein Unterschied
zum Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 2 und 3, weshalb in den
Fig. 5 und 6 insofern die gleichen Bezugszeichen Verwendung
finden. Durch die radial verlaufenden Bohrungen 50 besteht die
Möglichkeit, daß das in Druckmittelströmungsrichtung 43
eintretende Hydrauliköl den Kolben 7 in Rotation versetzt, was
durch den Steg 30 verhindert wird.
Obwohl die Erfindung hier anhand eines Proportionalventils
beschrieben wurde, so sei doch nochmals darauf hingewiesen,
daß die Erfindung bei jedem Ventil verwendet werden kann,
welches einen zur Drehung neigenden Kolben verwendet.
Claims (10)
1. Ventil mit einem Ventilgehäuse, welches eine Bohrung und
Ringkanäle aufweist, in der ein Steuerkolben hin- und
herbewegbar angeordnet ist, um die im Gehäuse ausgebildeten
Anschlußbohrungen miteinander zu verbinden bzw. voneinander zu
trennen, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Verhinderung einer Steuerkolbenrotation zumindest in einem
Ringraum des Gehäuses zumindest ein quer zur Strömungsrichtung
verlaufender Steg vorgesehen ist, der radial in den Ringraum
hineinragt.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Steg (30) im Ringkanal (23) eines Pumpenanschlußraums (25)
angeordnet ist.
3. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg im Ringkanal
eines Tankanschlußraums ausgebildet ist.
4. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg im Ringkanal
eines Verbraucheranschlußraums vorgesehen ist.
5. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg einstückig mit
dem Gehäuse (6) ausgebildet ist.
6. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (30) etwa 90°
versetzt gegenüber der Druckmitteleinströmungsrichtung (43)
angeordnet ist.
7. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (30) in den
Ringkanal (23) hineinragt, der den Ventilkolben (7) in einem
Bereich von etwa 180° auf der Seite des Kolbens umgibt, die
entgegengesetzt zur angeströmten Seite des Kolbens liegt.
8. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche mit einem Pumpenanschlußraum (25), der einen
Ringraum (23) sowie einen sichelförmigen Verbindungsraum (32)
zur Pumpenanschlußbohrung (24) bildet, so daß der Kolben im
wesentlichen tangential angeströmt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß der Steg (30) am Gehäuse im wesentlichen
um 180° versetzt gegenüber der tangentialen Anströmung
angeordnet ist.
9. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusesteg (30)
beim Guß des Gehäuses ausgebildet wird.
10. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stegende gegenüber
der Gehäuselängsbohrung um ca. 1 bis 4 mm zurückgesetzt ist.
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