DE3842011C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Umschaltventil für einen Hydraulikantrieb, insbesondere für elektrische Hochspannungsschalter, das den Durchfluß von Druckfluid freigibt oder sperrt, mit einem Ventilkolben, der in zwei sich gegenüberstehenden, topfförmigen Buchsen eingesetzt ist und einen radialen Dichtbund aufweist, der mit den Stirnseiten der Buchsen wechselweise in Dichtsitz gelangt, und bei dem mindestens zwischen der Kolbenzylinderwand sowie den einzelnen Buchsen Fluiddurchlaßtaschen ausgebildet sind, wobei der mit einem Dicht- bzw. Führungsbereich versehene Kolbenkopf des Ventilkolbens ständig über den Kolbeninnenraum mit Druckfluid beaufschlagt ist und zum Antrieb des im Ventilbereich hohlzylindrisch ausgebildeten Ventilkolbens eine weitere dem Kolbenkopf gegenüberliegende Kolbenfläche wahlweise mit Druckfluid ansteuerbar ist.

Ein solches Ventil ist aus der CH-PS 6 64 800 bekannt.

Der Ventilkolben des Umschaltventiles besitzt in der Re­ gel neben dem eigentlichen Dichtsitz für den Umschalt­ vorgang noch weitere Dicht- und/oder Führungsstellen. Nun kann es vorkommen, daß bei durch Einbaubedingungen hervorgerufenen, nicht exakt fluchtenden Buchsen, der Kolbenkopf mit seiner Führungsstelle den Dichtsitz stö­ rend auslenkt. Die Folge sind erhöhter Verschleiß und Leckagen.

Bei einem pneumatischen Ventil (DE 30 11 791 A1) ist es bekannt, den verschiebbaren kolbenartigen Ventileinsatz zweiteilig auszuführen, um Fertigungstoleranzen - insbesondere des Ventilgehäuses - auszugleichen. Die Kopplung wird durch Fortsätze der Ventileinsätze gebildet, die hakenförmig ineinandergreifen.

Aus der US-PS 45 76 203 ist es bekannt, einen Steuerschieber für hydromechanische oder elektrohydraulische Servoventile nicht starr mit einer Antriebswelle, sondern über ein spielausgleichendes hakenförmiges Ver­ bindungselement zu koppeln.

Ein anderer bekannter Steuerschieber für eine zentrale Schmierölversorgung (US-PS 27 42 924) ist ebenfalls zweigeteilt. Die kegelstumpfförmigen Kopfendstücke der Schieberteile werden von einer Verbindungsbuchse, die einen radialen Versatz der Schieberteile zuläßt, umgrif­ fen.

Bei dem eingangs genannten Umschaltventil stellt sich die Aufgabe, den Dichtsitz des Umschaltventiles auch bei nicht exakt fluchtenden, den Ventilkolben aufnehmenden Buchsen zu gewährleisten.

Die Lösung gelingt dadurch, daß der Ventilkolben zweige­ teilt ist, wobei der Kolbenkopf sowie ein sich daran anschließender hohlzylindrischer Abschnitt ein Teil bildet, und die eine Dichtung enthaltende Verbindungsstelle mit dem Restkolben als Gleitsitz ausgebildet ist, dessen Durchmesser größer als die Sitzlänge des Gleitsitzes gewählt ist.

Durch die Möglichkeit der einzelnen Kolbenteile, sich relativ zueinander radial bewegen zu können, ist es nun­ mehr leichter möglich, den richtigen Dichtsitz zwischen dem Dichtbund des Kolbens und den Buchsen zu finden. Die Kippbewegung der Kolbenteile wird erleichtert, wenn der Durchmesser der als Gleitsitz ausgebildeten Verbin­ dungsstelle größer gewählt ist als deren Sitzlänge.

Der zwischen radialsymmetrischen Zylinderflächen auszuführende Dichtsitz läßt sich leicht herstellen und insbesondere einfach - durch Ineinanderstecken - montieren.

Eine weitere Maßnahme, die Beweglichkeit zu erleichtern ist die, den in den Dichtbund eingesetzten, den Kolben­ kopf tragenden Ventilkolbenteil mit einer geringeren Kolbenwandungsstärke auszustatten als die entsprechenden Teile des Restkolbens. Dies ist der elastischen Beweg­ lichkeit des Kolbens zuträglich.

Ist das Kolbeninnere ständig mit Druck beaufschlagt, em­ pfiehlt es sich, den in den hohlzylindrischen Dichtbund einsteckbaren Ventilkolbenteil innen am Dichtbund anzu­ ordnen, damit er vom Innendruck gegen den Dichtbund preßbar ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den beigefügten Zeichnungen, die lediglich schematische Ausführungsbei­ spiele darstellen, zu entnehmen.

Fig. 1 zeigt einen Halbschnitt durch einen Teil eines Umschaltventiles in Ein-Stellung,

Fig. 2 zeigt dieses Ventil in Aus-Stellung.

Der Ventilkolben ist als Ganzes in den sich gegenüber­ stehenden, topfförmigen Buchsen 1, 2 eingesetzt; er wird von einem Fußteil 3, dem sich radial erweiternden Dicht­ bund 5 sowie dem eingesetzten Kolbenteil mit zylindri­ schem Abschnitt 6 und dem Kolbenkopf 7 gebildet. Der Ventilkolben besitzt am Fuß- bzw. Kopfteil einen Dicht- bzw. Führungsbereich, in dem die Dichtungspackungen 8, 9 eingesetzt sind. Diese Bereiche gleiten in entsprechen­ den Zylinderpassungen 10, 11 der Buchsen 1, 2. In letz­ tere sind Fluiddurchlaßtaschen P und T eingelassen. Die P-Tasche ist ständig mit Hochdruckfluid beaufschlagt, ebenso der Kolbeninnenraum 12, der mit der P-Tasche über einen Durchlaß 13 in Verbindung steht. Hingegen steht die T-Tasche ständig mit dem Fluidvorratsbehälter, also mit Niederdruck, in Verbindung. Mit 14 ist eine mit ei­ nem O-Ring abgeschottete Kammer bezeichnet, die je nach Stellung des Umschaltventiles mit Hoch- bzw. Niederdruck beaufschlagt wird, um einen Kolben, z.B. für den An­ trieb eines Hochspannungsschalters, zu bewegen.

Bei der gezeigten Ein-Stellung nach Fig. 1 ist ein Durchlaß 15 von der P-Tasche zur Ringkammer 14 freigege­ ben, die mit Hochdruck beaufschlagt ist. In diese Ein- Stellung gelangt der Ventilkolben durch Beaufschlagung eines, im Fußteil 3 angeordneten Hilfskolbens (nicht sichtbar), dessen wirksame Kolbenfläche größer ist als jene 16 des ständig beaufschlagten Kolbenkopfes 7.

Der Dichtbund 5 trägt einen kreisringförmigen Vorsprung 17 mit trapezförmigem Querschnitt. Dieser gelangt mit einer entsprechend abgeschrägten Stirnkante 18 der je­ weiligen Buchse 1, 2 - das Ventil bildend - in einen Dichtsitz (Kegelsitz).

Die Buchse 2 kann infolge von Einbaubedingungen leicht gegenüber der Buchse 1 gekippt sein. Durch die Führung des Kolbenkopfes in der Zylinderpassung 11 im Bereich der Dichtungspackung 9 wird bei einem insgesamt starren Kolben der Dichtsitz zwischen den Stirnkanten 18 sowie dem Vorsprung 17 nur ungenügend stattfinden.

Abhilfe schafft hier der gezeigte zweiteilig aufgebaute Ventilkolben, dessen eines Teil vom Kolbenkopf 7 sowie von dem zylindrischen Abschnitt 6 gebildet ist. Es ist an der Innenseite des Dichtbundes 5 unter Bildung eines Gleitsitzes eingesetzt. Der den Gleitsitz bildende Kol­ benwandungsabschnitt 19 des Abschnittes 6 schließt bün­ dig mit der Innenseite des Dichtbundes 5 ab. Er ist ein­ fach als Gleitstecksitz in eine Ausdrehung 20 des Dicht­ bundes einsteckbar. Da der Raum 12 sowie die Fläche 16 des Kolbenkopfes 7 ständig mit Hochdruck beaufschlagt sind, wird der Abschnitt 19 stets optimal am Dichtbund anliegen. Eine weitere Dichtungspackung 21 in einer Um­ fangsnut des Dichtbundes 5 sorgt für die notwendige Gas- bzw. Flüssigkeitsundurchlässigkeit an der Gleitsitz­ stelle.

Die Ventilkolbenteile 3, 5 sind relativ starr, weil mit großer Wandstärke ausgeführt. Hingegen ist für den zy­ lindrischen Abschnitt 6 eine relativ dünne Wandstärke gewählt. Dies gewährt dem eingesetzten Ventilkolbenteil 19, 6, 7 eine gewisse Elastizität. Hinzu kommt, daß die Länge 1 des Gleitsitzes kleiner gewählt ist als der Durchmesser D des den Gleitsitz bildenden Kolbenwan­ dungsabschnittes 19. Dadurch ist eine gewisse Pendelbe­ wegung des eingesetzten Ventilkolbenteiles 19, 6, 7 er­ möglicht und das Finden des Dichtsitzes (Kegelsitz) zwi­ schen dem Vorsprung 17 und der Stirnkante 18 ist er­ leichtert.

Für das Verbringen des Ventilkolbens in die Aus-Stellung gemäß Fig. 2 wird der Druck im Fußteil 3 des Kolbens aufgehoben, so daß der Druck auf die Fläche 16 im Kol­ benkopf 7 überwiegt, und der Kolben insgesamt nach links verschoben wird. Dadurch gelangt der Vorsprung 17 mit der Stirnkante 18 der Buchse 1 in Dichtsitz, und die Ringkammer 14 ist über den vom Dichtbund 5 freigelegten Durchlaß mit der T-Tasche - und damit mit Niederdruck, in Verbindung gebracht.

Claims (5)

1. Umschaltventil für einen Hydraulikantrieb, insbesondere für elektrische Hochspannungsschalter, das den Durchfluß von Druckfluid freigibt oder sperrt, mit einem Ventilkolben, der in zwei sich gegenüberstehenden, topf­ förmigen Buchsen eingesetzt ist und einen radialen Dichtbund aufweist, der mit den Stirnseiten der Buchsen wechselweise in Dichtsitz gelangt und bei dem mindestens zwi­ schen der Kolbenzylinderwand sowie den einzelnen Buchsen Fluiddurchlaßtaschen ausgebildet sind, wobei der mit einem Dicht- bzw. Führungsbereich versehene Kolbenkopf des Ventilkolbens ständig über den Kolbeninnenraum mit Druckfluid beaufschlagt ist und zum Antrieb des im Ventilbereich hohlzylindrisch ausgebildeten Ventilkolbens eine weitere dem Kolbenkopf gegenüberliegende Kolbenfläche wahlweise mit Druckfluid ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (3, 5, 6, 7) zweigeteilt ist, wobei der Kolbenkopf (7) sowie ein sich daran anschließender hohl­ zylindrischer Abschnitt (6) ein Teil bildet, und die eine Dichtung enthaltende Verbindungsstelle mit dem Restkolben (3, 5) als Gleitsitz ausgebildet ist, dessen Durchmesser (D) größer als die Sitzlänge (l) des Gleitsitzes gewählt ist.

2. Umschaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Kolbenkopf (7) und Dichtbund (5) angeordnete Verbindungsstelle als Einsteckgleitsitz ausgebildet ist, wobei der hohlzylindrische Abschnitt (6) bis zu einem Anschlag im Restkolben einschiebbar ist.

3. Umschaltventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der den Kolbenkopf (7) tragende Ventilkolbenteil mit einem den Gleitsitz bildenden Kolbenwandungsabschnitt (19) im Dichtbund (5) eingesetzt ist.

4. Umschaltventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Gleitsitz bildende Kolbenwandungsabschnitt (19) des Ventilkolbenteiles an der Innenseite des Dichtbundes (5) eingesetzt ist und somit vom im Kolbeninneren ständig herrschenden Druck gegen den Dichtbund (5) sowie eine dort eingesetzte Dichtungspackung (21) gepreßt wird.

5. Umschaltventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenwandung des den Kolbenkopf (7) tragenden hohlzylindrischen Abschnittes (6) eine geringere Wandstärke aufweist als der zylindrische Fußteil (3) des Restkolbens.