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Die Erfindung befaßt sich mit einem Fluidsteuerventil, und
insbesondere mit einem solchen Ventil, welches einen
Steuerschieber hat, der in einer zylindrisch ausgebildeten Öffnung
in einem Körper angeordnet ist, wobei das Ventil wenigstens
eine Einlaßöffnung und wenigstens eine Auslaßöffnung hat,
welche in dem Ventil vorgesehen sind, sowie eine
Ringdichtung hat, die zwischen einem hervorspringenden Teil des
Steuerschiebers und des Körpers vorgesehen ist, wobei das
hervorspringende Teil des Steuerschiebers und der Körper
zwei sogenannte Teile des Ventils aufweisen.
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Wenn das Ventil geschlossen ist und der durch dasselbe
gehende Fluidstrom abgesperrt ist, ist es erforderlich, daß
wenigstens eine Ringdichtung in einem zusammengedrückten
Zustand auf jeder Seite der Austrittsöffnung der
Einlaßöffnung für das Fluid bezüglich der Längsachse der
zylindrischen Öffnung vorgesehen ist, die in dem Ventilkörper für
den Steuerschieber vorgesehen ist. Diese Längsachse der
Öffnung kann als die Längsachse des Ventils bezeichnet
werden. Bezüglich der beiden Teile des Ventils, welche ein
hervorspringendes Teil eines Steuerschiebers und den
Ventilkörper umfassen, wird die Austrittsöffnung der Einlaßöffnung
an einem der Teile ausgebildet, und die Ringdichtungen sind
indem anderen dieser Teile vorgesehen.
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Wenn ferner ein relativ großer Fluidstrom durch das Ventil
durchgehen soll, wenn das Ventil offen ist, ist es
erwünscht, daß die Austrittsöffnung der Einlaßöffnung an der
Grenzfläche zwischen den beiden Teilen umfassend den
Ventilkörper und das hervorspringende Teil eines Steuerschiebers
einen relativ großen Flächenbereich haben sollte. Für eine
Mündungsöffnung mit einem relativ großen Flächenbereich ist
es bekannt, daß diese von einer Mehrzahl von einzelnen
gesonderten Öffnungen gebildet werden kann, welche in
Umfangsrichtung auf einer zylindrischen Fläche des zugeordneten
Teils verteilt sind, wobei jede einzelne Öffnung eine
beträchtliche Breite entlang der Längsachse des Ventils hat.
Wenn daher das Ventil entweder offen oder geschlossen ist,
ist es erforderlich, daß wenigstens eine der Ringdichtungen
in Längsrichtung an einer Austrittsöffnung mit einer relativ
großen Fläche der Einlaßöffnung vorbei bewegt werden muß,
welche eine derartige beträchtliche Breite hat. Die
Ringdichtung verschleißt aufgrund der Expansion der Dichtung
ausgehend von dem zusammengedrückten Zustand in die breite
Austrittsöffnung unvermeidbar schnell. Da die Einlaßöffnung
im Steuerschieber vorgesehen ist, und die Ringdichtungen im
Ventilkörper vorgesehen sind oder die Anordnung umgekehrt
herum getroffen ist, und da üblicherweise nur eines dieser
Teile verschiebbar ist, wird in der Beschreibung und in den
anliegenden Ansprüchen auf wenigstens eine Ringdichtung
Bezug genommen, welche sich in Längsrichtung an der
Austrittsöffnung der Einlaßöffnung vorbei bewegt, und dieser
Ausdruck wurde dahingehend gewählt, daß diese Vorbeibewegung
in Längsrichtung sich auf irgendeine Relativbewegung
zwischen dem Steuerschieber und dem Ventilkörper bezieht.
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In DE-U-86 26 721 ist ein Fluidsteuerventil der eingangs
genannten Art und gemäß dem einleitenden Teil des
Patentanspruchs 1 angegeben. Hierbei wird die Austrittsöffnung der
Einlaßöffnung durch eine Anzahl von gesonderten, in
Umfangsrichtung verlaufenden Öffnungen gebildet. Um die
Verschleißschwierigkeiten der Dichtung zu überwinden, hat jede Öffnung
einen Durchmesser, welcher beträchtlich kleiner als die
axialen Abmessungen der Dichtung ist. Jedoch ist durch diese
Konstruktion der maximal durch das Ventil gehende Fluidstrom
Beschränkungen unterworfen.
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Um diese Schwierigkeit zu überwinden, ist es bekannt, die
Austrittsöffnung der Einlaßöffnung in Form einer
ringförmigen Ausnehmung auszubilden. Eine derartige Auslegung ist in
EP-A-0 198 234 gezeigt. Während bei einer solchen Auslegung
eine größere Fluiddurchströmungsmenge möglich ist, besteht
eine ernsthafte Gefahr, daß die Dichtungen verschleißen,
wenn sie sich in Längsrichtung an den ringförmigen
Ausnehmungen vorbei bewegen, vorausgesetzt, daß die Ausnehmungen
nicht schmal sind. Bei einer solchen Auslegung ergeben sich
aber wiederum Beschränkungen hinsichtlich der
Durchflußleistung durch das Ventil.
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Fluidsteuerventile sind bei vielen unterschiedlichen
Anwendungsfällen erforderlich, bei denen unterschiedliche
Durchflußgrößen oder Durchflußmengen möglich sind. Es ist
bisherige Praxis, jeweils unterschiedliche Ventile für die
jeweiligen Bereiche von Durchflußmengen vorzusehen. Es wäre
jedoch sehr vorteilhaft, wenn eine einzige Auslegung eines
Ventils eine einfache Einstellung auf unterschiedliche
Versorgungsdurchflußmengen ermöglichen würde und dennoch die
Gefahren und Schwierigkeiten im Zusammenhang mit einer
Beschädigung der Dichtung vermieden sind.
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Die Erfindung zielt daher darauf ab, ein Fluidsteuerventil
bereitzustellen, welches die Erfordernisse erfullt, gemaß
denen eine Einstellung auf unterschiedliche
Fluiddurchflußmengen möglich ist und zugleich die Schwierigkeiten im
Zusammenhang mit einem Dichtungsverschleiß oder einer
Dichtungsbeschädigung überwunden sind.
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Nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1 wird dies durch die
Auslegung des ventils in der Form erzielt, daß die Breite
der Austrittsöffnung der Einlaßöffnung hierbei gleichzeitig
variiert werden kann. Wenn man in dieser Weise vorgeht, kann
man die Breite der Austrittsöffnung einfach näherungsweise
so nahe wie möglich an die Breite der jeweiligen Dichtungen
angleichen, welche in Längsrichtung an der Austrittsöffnung
vorbeigehen, und dann kann die Austrittsöffnung von einer
Mehrzahl von untereinander verbundenen, ringförmigen
Öffnungen gebildet werden.
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Wenn man beispielsweise eine Austrittsöffnung der
Einlaßöffnung in Form einer einzigen ringförmigen Ausnehmung
vorsieht, läßt sich die effektive Breite der Ausnehmung an der
Grenzfläche zwischen den beiden Teilen, welche den
Ventilkörper und ein hervorspringendes Teil des Steuerschiebers
umfassen und entlang der Längsachse des Ventils liegen,
derart wählen, daß die Austrittsöffnung die erforderliche,
relativ große Fläche für einen jeweils gewünschten
Fluidströmungsdurchsatz hat. Gegenüber der bekannten
Auslegungsform mit einer relativ groß bemessenen Mündungsöffnung,
welche eine Mehrzahl von gesonderten, in Umfangsrichtung
verteilten Öffnungen aufweist und die gleiche effektive
Wirkfläche insgesamt wie eine Mündungsöffnung in Form einer
ringförmigen Ausnehmung hat, ist bei der erfindunsgsgemäßen
Auslegung unvermeidbar die Breite der Mehrzahl von
gesonderten Öffnungen entlang der Längsachse des ventils größer als
jene der ringförmigen Ausnehmung. Daher ist nur eine
minimale Tendenz für die jeweils vorbeigehende Ringdichtung
hinsichtlich einer Expansion ausgehend aus ihrem
zusammengedrückten Zustand in die ringförmige Ausnehmung nach der
Erfindung vorhanden, wenn eine minimale Breite entlang der
Längsachse des Ventils vorhanden ist, und daher neigt die
vorbeigehende Dichtung nicht zum Verschleiß. Ferner ist es
einfacher, die Ränder einer ringförmigen Ausnehmung
auszuformen, um den Verschleiß an der jeweils vorbeigehenden
Dichtung zb reduzieren, als wenn man die Ränder einer
Mehrzahl von gesonderten, in Umfangsrichtung verteilten
Öffnungen entsprechend ausformen wollte. Somit bewirkt eine
Mündungsöffnung in Form einer ringförmigen Ausnehmung mit in
geeigneter Weise ausgebildeten Kanten einen geringeren
Verschleiß an einer vorbeigehenden Ringdichtung als eine
äquivalente Mündungsöffnung, welche eine Mehrzahl von
gesonderten, in Umfangsrichtung verteilten Öffnungen hat.
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Es ist bekannt, eine druckentlastende, ringförmige
Ausnehmung an der Grenzfläche zwischen zwei Teilen vorzusehen,
welche den Ventilkörper und ein hervorspringendes Teil eines
Steuerschiebers umfassen, wenn ein Ventil bereitgestellt
werden soll, welches unter hohen Drücken arbeitet. Die
Breite einer derartigen druckentlastenden, ringförmigen
Ausnehmung entlang der Achse des Ventils ist im allgemeinen größer
als die effektive entsprechende Breite der Austrittsöffnung
einer Einlaßöffnung in Form einer ringförmigen Ausnehmung
bei der erfindungsgemäßen Auslegung. Dichtungen sind
üblicherweise nicht in den Hydraulikventilen vorgesehen, welche
unter hohen Drücken arbeiten. Üblicherweise sind Dichtungen
nur in Pneumatikventilen vorgesehen, welche unter hohen
Drücken arbeiten, wenn entweder ein Lecken an den Dichtungen
vorbei zugelassen werden kann oder ein solches Lecken kaum
auftritt, da beispielsweise der Hochdruck nur in einem
Übergangszustand vorhanden ist. Ferner ist eine Dichtung
normalerweise nicht vorgesehen, wenn es erforderlich ist, daß ein
Vorbeigang an einer Mündungsöffnung mit einer derartigen
Breite vorhanden ist, daß eine Expansion ausgehend vom
komprimierten Zustand auftreten könnte und die Dichtung ihre
Sitzfläche verläßt, was beispielsweise dann auftreten kann,
wenn es erforderlich ist, daß die Dichtung an einer
druckentlastenden, ringförmigen Ausnehmung vorbeigeht. Folglich
führt eine Austrittsöffnung der Einlaßöffnung in Form einer
ringförmigen Ausnehmung zu weniger Verschleiß an einer
vorbeigehenden Ringdichtung im Vergleich zu dem Verschleiß, der
verursacht werden würde, wenn die Dichtung an einer
druckentlastenden Ausnehmung vorbeigeht. Jedoch ist normalerweise
die Auslegung derart getroffen, daß eine Ringdichtung nicht
an einer druckentlastenden Ausnehmung vorbeigeht.
Üblicherweise ist eine druckentlastende Ausnehmung nur für die
Eintrittsmündungsöffnung einer Rücklauföffnung vorgesehen, wenn
diese Eintrittsmündungsöffnung mittels eines
hervorspringenden Teils eines Steuerschiebers abgesperrt werden kann.
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Wenn die Einlaßöffnung im Ventilkörper vorgesehen ist, dann
ist eine Eintrittsöffnung für die Einlaßöffnung an der
Körperfläche von dem Steuerschieber entfernt erforderlich, die
Eintrittsöffnung weist möglicherweise eine einzige Öffnung
oder wie dies häufiger bei einem relativ großen Fluidstrom
durch die Mündungsöffnung der Fall ist, eine Mehrzahl von
einzelnen gesonderten Öffnungen auf, die in Umfangsrichtung
auf einer zylindrischen Fläche der Körperfläche verteilt
sind, die von dem Steuerschieber entfernt liegt. Einzeln
zwischen den jeweils vorgesehenen Öffnungen der
Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung der Einlaßöffnung weist die
Austrittsöffnung nach der Erfindung wenigstens eine
ringförmige Ausnehmung auf, welche an der Grenzfläche zwischen dem
Ventilkörper und dem hervorspringenden Teil eines
Steuerschiebers vorgesehen ist, und es ist im allgemeinen ein
radial verlaufender Durchgang vorgesehen.
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Wenn die Einlaßöffnung im Steuerschieber vorgesehen ist,
welcher das hervorspringende Steuerschieberteil hat, sind
die Ringdichtungen im ventilkörper vorgesehen, der
Steuerschieber kann eine zusammengesetzte Konstruktion haben, und
die Auslaßöffnung der Einlaßöffnung ist zwischen den
gesonderten Bauteilen des zusammengesetzten Steuerschiebers
vorgesehen.
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Wenn die Einlaßöffnung im Ventilkörper vorgesehen ist, sind
die Ringdichtungen im hervorspringenden Teil des
Steuerschiebers vorgesehen. Hierbei kann der Ventilkörper eine
zusammengesetzte Konstruktion haben, und die
Austrittsöffnung der Einlaßöffnung kann zwischen gesonderten Bauteilen
des zusammengesetzten Ventilkörpers vorgesehen sein. Bei
einer derartigen Auslegung ist die Auslaßöffnung der
Einlaßöffnung zwischen gesonderten Bauteilen des zusammengesetzten
Ventilkörpers vorgesehen, welcher ein Teil mit der größten
radialen Dicke bildet, und es ist eine Hülse vorgesehen,
wobei die Hülse eng sitzend in einem hinsichtlich der
radialen Dicke verminderten Teil des Ventilkörpers integral mit
dem Teil mit der größten radialen Dicke vorgesehen ist. Die
zylindrische Fläche der Öffnung in dem Ventilkörper für den
Steuerschieber wird von dem Teil mit der größten radialen
Dicke und der Hülse gebildet. Bei einer solchen Auslegung
kann das Ventil in einer Einrichtung zur Veränderung der
Position der Hülse in dem Ventilkörperteil mit der
verminderten radialen Dicke zusammenarbeiten und entlang der
Längsachse des Ventils vorgesehen sein, so daß die effektive
Breite entlang der Längsachse des Ventils einer einzigen,
ringförmigen Ausnehmung, welche die Austrittsöffnung der
Einlaßöffnung bildet, kontinuierlich und auf eine stufenlose
Weise verändert werden kann.
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Unabhängig davon in welchem der beiden Teile des Ventils die
Austrittsöffnung der Einlaßöffnung vorgesehen ist, kann die
Austrittsöffnung eine Mehrzahl von gesonderten, einzelnen
Öffnungen aufweisen, wobei jede Öffnung in Form einer
ringförmigen Ausnehmung ausgebildet ist, wobei eine derartige
Austrittsöffnung von einer ringförmigen Kammer mit den
miteinander verbundenen Teilen gebildet werden kann sowie von
wenigstens einem im allgemeinen planar ausgebildeten,
ringförmigen Einsatz in der Kammer. Wenn eine Mehrzahl von
Einsätzen vorgesehen ist, welche jeweils in Abständen entlang
det Längsachse des Ventils von dem jeweils benachbarten
Einsatz angeordnet sind, können hierdurch ggf. auch der
Ventilkörper gebildet werden. Wenn nur ein Einsatz
vorgesehen ist, sind die beiden Hauptflächen des Einsatzes in einem
Abstand entlang der Längsachse des Ventils ausgehend von dem
Ventilkörper vorgesehen.
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Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in
welcher gilt:
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Figur 1 ist eine Seitenschnittansicht eines Teils einer
bevorzugten Ausführungsform eines Fluidsteuerschieberventils
nach der Erfindung, wobei sowohl die Einlaßöffnung als auch
die Rücklauföffnung in einem zusammengesetzten Ventilkörper
ausgebildet sind, jedes hervorspringende Teil des
Steuerschiebers mit zwei im Abstand angeordneten Ringdichtungen
versehen ist und an der Grenzfläche zwischen dem
Ventilkörper und einem hervorspringenden Teil des Steuerschiebers
eine Austrittsöffnung für die Einlaßöffnung in Form einer
ringförmigen Ausnehmung vorgesehen ist,
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Figur 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines
Ventils nach der Erfindung und es handelt sich hierbei um eine
Ausführungsform eines Ventils, bei dem im Abstand
angeordnete Ringdichtungen im Ventilkörper vorgesehen sind, die
Einlaßöffnung in einem zusammengesetzten Steurschieber
ausgebildet ist und die Austrittsöffnung der Einlaßöffnung
in Form einer ringförmigen Ausnehmung ausgebildet ist,
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Figur 3, welche Figur 1 entspricht, stellt eine weitere
bevorzugte Ausführungsform eines ventils nach der Erfindung
dar, bei der die Austrittsöffnung für die Einlaßöffnung nach
Figur 1, bei der diese eine einzige, ringförmige Ausnehmung
aufweist, durch eine solche ersetzt ist, welche eine
Mehrzahlt von zusammengesetzten Öffnungen hat, wobei jede
Öffnung in Form einer ringförmigen Ausnehmung ausgebildet
ist und die Mehrzahl von Öffnungen von im allgemeinen
ringförmigen Einsätzen in einer ringförmigen Kammer
bereitgestellt werden, die im zusammengesetzten Körper ausgebildet
ist,
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Figur 4 ist eine Draufsicht eines Einsatzes nach Figur
3, und
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Figur 5 ist eine Schnittansicht des Einsatzes entlang
der Linie 5-5 in Figur 4.
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Figur 1 zeigt einen Teil eines Fluidsteuer-Schieberventils,
welches einen Steuerschieber 10, der entlang einer
Längsachse 11 verschiebbar ist aufweist und der mit einem
zusammengesetzten, hohlen, zylindrischen Ventilkörper 12
zusammenarbeitet. Die Längsachse 11 bildet zugleich auch die
Längsachse des Ventils. Der Steuerschieber 10 ist in einer
zylindrischen Öffnung 13 des Körpers 12 angeordnet, und die
Öffnung hat eine Längsachse, welche mit der Längsachse 11
des Steuerschiebers übereinstimmt. Die Öffnung 13 ist an
beiden Enden mit Hilfe von nicht gezeigten Einrichtungen
geschlossen. Ringdichtungen, welche jeweils eine
O-Ringdichtung 14 aufweisen, und eine Polytetrafluorethylenabdeckung
15 sind an in Abstand liegenden Stellen entlang der
Längsachse 11 des Steuerschiebers sowie innerhalb der jeweils
beiden, im Abstand angeordneten, vorspringenden Teile 10A
des Steuerschiebers vorgesehen. Die O-Ringdichtungen 14 sind
im Grundzustand in einem zusammengedrückten Zustand. Im
Ventilkörper 12 ist jeweils eine Einlaßöffnung und eine
Rücklauföffnung bei dem Ventil vorgesehen, welche jeweils
mit 16 und 17 bezeichnet sind.
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An der zylindrischen Fläche 18 des Ventilkörpers 12, die von
dem Steuerschieber 10 entfernt liegt, ist eine
Eintrittsöffnung 16A für die Einlaßöffnung vorgesehen, und an der
Grenzfläche zwischen dem Ventilkörper 12 und dem
hervorspringenden Teil 10A des Steuerschiebers ist eine Austrittsöffnung
16B für die Einlaßöffnung vorgesehen. Eine Eintrittsöffnung
17A für die Rücklauföffnung ist an der Grenzfläche zwischen
dem Ventilkörper 12 und dem Steuerschieber vorgesehen,
während an der zylindrischen Fläche 18 des Ventilkörpers 12,
die von dem Steuerschieber 10 entfernt liegt, eine
Austrittsöffnung 17B für die Rücklauföffnung vorgesehen ist.
Zwischen den beiden, im Abstand liegenden, hervorspringenden
Teilen 10A des Steuerschiebers ist ein im Durchmesser
verminderter Abschnitt 10B des Steuerschiebers vorgesehen, und
zwischen dem im Durchmesser verminderten
Steuerschieberabschnitt 10B und dem Ventilkörper 12 ist eine ringförmige
Kammer 13A in der zylindrischen Öffnung 13 des Körpers
vorgesehen. Wenn das Ventil offen ist, steht die Kammer 13A in
Verbindung sowohl mit der Austrittsöffnung 16B der
Einlaßöffnung als auch mit der Eintrittsöffnung 17A der
Rücklauföffnung, wodurch ermöglicht wird, daß Fluid durch das Ventil
von der Eintrittsöffnung 16A der Einlaßöffnung zu der
Austrittsöffnung 17A der Rücklauföffnung strömen kann. Wenn das
Ventil geschlossen ist und der durch dasselbe gehende
Fluidstrom gesperrt ist, ist die Kammer 13A nur in Verbindung mit
der Eintrittsöffnung 17A der Rücklauföffnung. Die
Austrittsöffnung 16B der Einlaßöffnung liegt in einem
hervorspringenden Teil 10A des Steuerschiebers gegenüber sowie zwischen
zwei im Abstand angeordneten Ringdichtungen 14 und 15, die
im hervorspringenden Teil des Steuerschiebers vorgesehen
sind.
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Aus Übersichtlichkeitsgründen im Zusammenhang mit der
Beschreibung und den anliegenden Ansprüchen arbeitet das
hervorspringende Teil 10A des Steuerschiebers mit der
Einlaßöffnung 16 zusammen, und der Ventilkörper 12 wird als ein
zweiteiliges Teil des Ventils bezeichnet.
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Zweckmäßigerweise sind die Eintrittsöffnung 16A der
Einlaßöffnung und die Austrittsöffnung 17B der Rücklauföffnung auf
der an der Oberfläche 18 des Ventilkörpers 12 entfernt von
dem Steuerschieber 10 vorgesehen. Die Eintrittsöffnung 17A
der Rücklaüföffnung ist an der Grenzfläche zwischen dem
Ventilkörper 12 und dem Steuerschieber 10 vorgesehen. Diese
haben jeweils eine Mehrzahl von einzelnen Öffnungen, welche
in Umfangsrichtung auf einer zylindrischen Fläche verteilt
sind, wobei nur eine der Öffnungen der jeweiligen
Mündungsöffnungen in Figur 1 gezeigt ist. Für die Rücklauföffnung
stellen im allgemeinen radial verlaufende Durchgänge 17C
eine Verbindung der einzelnen Öffnungen der Mehrzahl von
Öffnungen der Eintrittsöffnung 17A mit der Mehrzahl der
Öffnungen der Austrittsöffnung 17B her.
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Es ist erforderlich, daß ein relativ großer Fluidstrom durch
das Ventil geht, wenn das Ventil vollständig offen ist.
Folglich ist es unter anderem erforderlich, daß die
Austrittsöffnung 16B der Einlaßöffnung eine relativ große
Wirkfläche hat.
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Wenn das Ventil weder offen oder geschlossen ist, wird der
Steuerschieber 10 in Längsrichtung bewegt bzw. verschoben
und eine der Ringdichtungen 14, 15 in dem hervorspringenden
Teil 10A des Steuerschiebers geht in Längsrichtung an der
Austrittsöffnung 16B der Einlaßöffnung vorbei, welche in dem
festen Ventilkörper vorgesehen ist. Üblicherweise
verschleißt die Dichtung schnell, wenn diese Mündungsöffnung
eine relativ große Wirkfläche hat, sowie eine beträchtliche
Breite entlang der Längsachse 11 des Ventils hat, da eine
Expansion der Dichtung ausgehend von dem zusammengedrückten
Zustand in die Mündungsöffnung hinein auftritt. Dies ist
insbesondere dann der Fall, wenn die Mündungsöffnung eine
relativ große Wirkfläche haben muß und eine Mehrzahl von
einzelnen, gesonderten, in Umfangsrichtung verteilten
Öffnungen hat, wie dies vorstehend im Zusammenhang mit der
Eintrittsöffnung 16A der Einlaßöffnung beschrieben wurde,
und was auch sowohl für die Mündungsöffnung 17A als auch für
die Mündungsöffnung 17B der Rücklauföffnung zutrifft.
Unvermeidbar hat daher bede Öffnung eine beträchtliche Breite
entlang der Längsachse des Ventils.
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Nach der Erfindung jedoch und wie dies in Figur 1 gezeigt
ist, wird die Tendenz bei der Austrittsöffnung 16B der
Einlaßöffnung an der Grenzfläche zwischen dem Ventilkörper und
dem Steuerschieber hinsichtlich eines Verschleißes einer
vorbeigehenden Ringdichtung 14, 15 dadurch vermindert, daß
die Mündungsöffnung von einer ringförmigen Ausnehmung in dem
zusammengesetzten Ventilkörper 12 gebildet wird. Für eine
Mündungsöffnung mit einer gewünschten Wirkfläche hat daher
eine Mündungsöffnung in Form einer ringförmigen Ausnehmung
ihre minimale Breite entlang der Längsachse 11 des Ventils
und daher ist nur eine minimale Tendenz bei der Dichtung
vorhanden, daß sie sich in die Mündungsöffnung zu
expandieren versucht.
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Bei der Einlaßöffnung können im allgemeinen radial
verlaufende Durchgänge 16C eine Verbindung der Mehrzahl von
Öffnungen der Eintrittsöffnung 16A mit einer ringförmigen
Plenumkammer bzw. einer Verteilerkammer 16D herstellen. Die
ringförmige Ausnehmung 16B, welche die Austrittsöffnung der
Einlaßöffnung aufweist, geht von der ringförmigen
Verteilerkammer 16D ab. Der Ventilkörper 12 hat eine
zusammengesetzte Konstruktion, und die ringförmige Austrittsöffnung
16B und die ringförmige Verteilerkammer 16D sind zwischen
den gesonderten Bauteilen des Ventilkörpers vorgesehen, und
zwar zwischen einem Teil 21 des Ventilkörpers mit der
größten radialen Dicke und einer Hülse 22. Die Hülse 22 ist eng
sitzend in einem Teil 23 des Ventilkörpers mit verminderter
radialer Dicke vorgesehen, und das Teil 23 ist einteilig mit
dem Teil 21 mit der größten radialen Dicke ausgelegt. Die
Hülse bildet einen Teil der zylindrischen Fläche der Öffnung
13 in dem Ventilkörper für den Steuerschieber 10 und der
restliche Teil dieser Fläche wird von dem Körperteil 21 mit
der größten radialen Dicke gebildet. O-Ringdichtungen sind
zwischen der Hülse 22 und dem Teil 23 mit radial
verminderter Dicke des Ventilkörpers 12 vorgesehen, wobei in
Figur 1 eine derartige Dichtung mit dem Bezugszeichen 24
versehen ist.
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Zusätzlich sind nach der Erfindung, wie dies in Figur 1
gezeigt ist, die Kanten der ringförmigen Ausnehmung 16B an
der Grenzfläche zwischen dem Ventilkörper 12 und dem
hervorspringenden Teil 10A des Steuerschiebers in geeigneter Weise
geformt, und sie sind beispielsweise abgerundet oder
abgeschrägt oder auf eine andere geeignete Weise gestaltet, um
den Vorbeigang der jeweiligen Ringdichtung 14, 15 zu
erleichtern, ohne daß ein nennenswerter Verschleiß bei dem
Vorbeigang der Dichtung verursacht wird. Es ist einfacher
die Kanten der ringförmigen Ausnehmung 16B in entsprechender
Weise zu gestalten als die Kanten einer Mehrzahl von
gesonderten, in Umfangsrichtung verteilten Öffnungen.
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Durch das Vorsehen einer Austrittsöffnung der Einlaßöffnung
in Form einer ringförmigen Ausnehmung 16B gemäß der
erfindungsgemäßen Auslegung wird eine relativ große wirksame
Mündungsfläche in zweckmäßiger Weise an der Grenzfläche
zwischen dem Ventilkörper 12 und dem hervorspringenden Teil
10A des Steuerschiebers bereitgestellt. Die effektive Breite
der Ausnehmung an der Grenzfläche und entlang der Längsachse
11 des Ventils kann auf einfache Weise derart gewählt
werden, daß die Austrittsöffnung 16B eine gewünschte Fläche
hat, welche insbesondere auf die durchgehende gewünschte
Fluiddurchflußmenge abgestimmt ist. Die gewählte effektive
Breite der ringförmigen Ausnehmung läßt sich einfach dadurch
erzielen, daß man in geeigneter Weise das Ventilkörperteil
21 und/oder die Hülse 22 maschinell bearbeitet. Alternativ
können geeignete ausgebildete Ausgleichscheiben in der
ringförmigen Ausnehmung 16B vorgesehen werden, wenn das Ventil
zusammengesetzt wird, um eine Abstimmung der Breite der
Ausnehmung vorzunehmen. Eine kontinuierlich und stufenlos
variable und verstellbare Breite der ringförmigen Ausnehmung
kann man dadurch erhalten, daß außerhalb des Ventils eine
Einrichtung, wie eine Schraubenanordnung bzw.
Spindelanordnung vorgesehen ist, mittels welcher die Position der Hülse
22 in dem Ventilkörperteil 23 mit der verminderten radialen
Dicke verändert werden kann. Die externe Einrichtung kann
auf irgendeine geeignete Weise gesteuert werden.
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Figur 2 zeigt einen Teil einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform eines Fluidsteuer-Schieberventils nach der
Erfindung.
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Ein zusammengesetzter, zylindrischer Steuerschieber 30,
welcher entlang der Längsachse 31 bewegbar ist, ist in einem
hohlen, zylindrischen Ventilkörper 32 in einer zylindrischen
Öffnung 32 vorgesehen. Im Effekt weist der gesamte
Steuerschieber 30 ein hervorspringendes Teil des Steuerschiebers
auf. Die Öffnung 33 hat eine Längsachse, welche mit der
Längsachse 31 des Steuerschiebers 30 übereinstimmt. Die
Längsachse 31 enthält auch die Längsachse des Ventils.
Ringdichtungen, welche jeweils eine O-Ringdichtung 34 mit einer
Polytetrafluorethylenabdeckung 35 aufweisen, sind an im
Abstand liegenden Stellen entlang der Längsachse 31 des
Ventils und in dem Ventilkörper 32 an der Grenzfläche
zwischen dem Ventilkörper und dem Steuerschieber 30 vorgesehen.
Die O-Ringdichtungen 34 sind im Grundzustand in einem
zusammengedrückten, d. h. komprimierten, Zustand. Eine
Einlaßöffnung 36 für das Ventil, welche eine Austrittsöffnung 36B
hat, ist in dem Steuerschieber 30 vorgesehen. Eine
Rücklauföffnung 37 ist in dem Ventilkörper 32 vorgesehen.
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Die Rücklauföffnung 37 hat eine Eintrittsöffnung 37A in Form
einer ringförmigen Ausnehmung im Ventilkörper an der
Grenzfläche zwischen dem Ventilkörper 32 und dem Steuerschieber
30. Die Austrittsöffnung 37B der Rücklauföffnung weist eine
Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten Öffnungen an der
Fläche 38 des Ventilkörpers auf, welche von dem
Steuerschieber entfernt liegt. Im allgemeinen radial verlaufende
Durchgänge 37C stellen eine Verbindung der jeweils einzelnen
Öffnungen der Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten
Öffnungen der Austrittsöffnung 37B mit der ringförmigen
Ausnehmung her, welche die Eintrittsöffnung 37A bildet. Nur
eine Kombination aus einer Austrittsöffnung 37B und einem
hiermit verbundenen, radial verlaufenden Durchgang 37C ist
in Figur 2 der Zeichnung gezeigt. Wie üblich ist die
ringförmige Ausnehmung, welche die Eintrittsöffnung 37A der
Rücklauföffnung bildet, entlang der Längsachse 31 des
Ventils breiter als die radial verlaufenden Durchgänge 37C
ausgelegt, die hiervon abgehen. Die ringförmige Ausnehmung
37A hat relativ große Abmessungen, und die Auslegung ist
derart getroffen, daß keine der Dichtungen 34, 35 an der
großen Ausnehmung 37A vorbeigehen muß.
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Die Eintrittsöffnung der Einlaßöffnung 36 ist nicht gezeigt,
aber ein dargestellter erster Durchgang 36C ist aus der
Figur zu ersehen, welcher entlang eines Teils der Längsachse
31 des Steuerschiebers verläuft. Ausgehend von dem Ende des
ersten Durchganges 36C, welches von der Eintrittsöffnung
entfernt liegt, stellt eine Mehrzahl von radial
verlaufenden, in Umfangsrichtung verteilten zweiten Durchgängen 36D
eine Verbindung mit einer ringförmigen Verteilerkammer 36E
her. Eine ringförmige Ausnehmung 36B, welche die
Austrittsöffnung der Einlaßöffnung bildet, geht von der
ringförmigen Verteilerkammer 36E ab und erstreckt sich zu der
Oberfläche des Steuerschiebers 30 an der Grenzfläche zu dem
Ventilkörper 32. Zweckmäßigerweise sind die ringförmige
Austrittsöffnung 36B und die ringförmige Verteilerkammer 36E
zwischen zwei Bauteilen des zusammengesetzten
Steuerschiebers 30 vorgesehen, welche miteinander verschraubt sind.
Beide Bauteile des Steuerschiebers sind im allgemeinen
zylindrisch ausgelegt und sie sind eng sitzend passend in der
zylindrisch ausgebildeten Öffnung 33 im Ventilkörper 32
vorgesehen. Jedes Teil hat eine Längsachse, welche mit der
Längsachse 31 der Öffnung übereinstimmt. Ein Teil 30A hat
ein wiedereintretendes Endteil 30B, welches teilweise mit
einem Innengewinde versehen ist. Das andere Teil 30C hat
einen im Durchmesser verminderten, vorstehenden Endabschnitt
30D, welcher teilweise mit einem Gewinde versehen ist, das
komplementär zu dem Schraubgewinde an dem Teil 30B ausgelegt
ist. Wenn die Teile 30A und 30C zusammengeschraubt sind,
erhält man den gewünschten zylindrischen Steuerschieber,
wobei der in Längsrichtung verlaufende erste Durchgang 36C
durch das Teil 30A geht sowie durch den hiermit
zusammenarbeitenden, vorstehenden Endabschnitt 30D des Teils 30C. Eine
Mehrzahl von radial verlaufenden, in Umfangsrichtung
verteilten, zweiten Durchgängen 36D ist an der Basis des im
Durchmesser verminderten, vorstehenden Endabschnitts 30D des
Teils 30C vorgesehen. Der Oberflächenbereich dieses
Basisteiles ist nicht mit einem Gewinde versehen. Bei dem
zusammengesetzten Steuerschieber ist das äußere Ende des
wiedereintretenden Endabschnitts 30B des Teils 30A, welches
ebenfalls nicht mit einem Gewinde versehen ist, in einem Abstand
von dem Basisteil des hiermit zusammenarbeitenden, im
Durchmesser verminderten, vorstehenden Endabschnitts 30D des
Teils 30C angeordnet. Eine ringförmige Verteilerkammer 36E
ist zwischen diesen beiden, im Abstand angeordneten und
nicht mit Gewinde versehenen Bereichen vorgesehen. Das Ende
des wiedereintretenden Endabschnitts 30B des Teils 30A ist
auch in einem Abstand von dem Abschnitt des Teils 30C,
welcher im Durchmesser nicht vermindert ist, angeordnet, und
die ringförmige Ausnehmung 36B, welche die Austrittsöffnung
der Einlaßöffnung bildet, wird zwischen diesen Teilen
gebildet.
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Wenn das Ventil offen ist, steht die Austrittsöffnung 36B
der Einlaßöffnung direkt in Verbindung mit der
Eintrittsöffnung 37A der Rücklauföffnung, und es wird ermöglicht, daß
Fluid durch das Ventil strömen kann. Wenn das Ventil
geschlossen ist und der Fluidstrom durch das Ventil gesperrt
ist, befindet sich die Austrittsöffnung 36B der
Einlaßöffnung zwischen den beiden im Abstand angeordneten
Ringdichtungen 34, 35, welche im Ventilkörper 32 an der Grenzfläche
zwischen dem Ventilkörper und dem Steurschieber 30
vorgesehen sind. Wenn das Ventil entweder geöffnet oder geschlossen
ist, wird der Steurschieber 30 verschoben bzw. bewegt, und
die Austrittsöffnung 36B der Einlaßöffnung, welche im
Steuerschieber 30 vorgesehen ist, geht an einer der ringförmigen
Dichtungen 34, 35 vorbei, welche in dem festen Ventilkörper
vorgesehen ist. Die Dichtung erweitert sich in die
Austrittsöffnung und kann daher verschleißen. Bei der
erfindungsgemäßen Auslegung hingegen ist diese Tendenz bei der
Austrittsöffnung 36B an der Einlaßöffnung im Hinblick auf
einen Verschleiß bei einem Durchgang der Ringdichtung 34, 35
dadurch reduziert, daß die Mündungsöffnung eine kleine
Breite entlang der Längsachse 31 des Ventils hat, und diese von
einer ringförmigen Ausnehmung in dem zusammengesetzten
Steuerschieber 30 gebildet wird.
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Zusätzlich sind ebenfalls nach der Erfindung und wie dies in
Figur 2 gezeigt ist, die Kanten der ringförmigen Ausnehmung
36B, welche die Austrittsöffnung der Einlaßöffnung bildet
und an der Grenzfläche zwischen dem Ventilkörper 32 und dem
Steuerschieber 30 vorgesehen ist, in geeigneter Weise
ausgebildet und sind beispielsweise abgerundet oder abgeschrägt
oder auf eine andere Weise geeignet geformt, um den
Durchgang der jeweiligen Ringdichtung 34, 35 zu erleichtern und
hierdurch den Verschleiß der vorbeigehenden Dichtung weiter
zu reduzieren.
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Zusätzlich ist zu ersehen, daß die effektive Breite der
ringförmigen Austrittsöffnung 36B der Einlaßöffnung an der
Grenzfläche zwischen dem Ventilkörper 32 und dem
Steuerschieber 30 kleiner als jene der druckentlastenden,
ringförmigen
Ausnehmung 37A ist, welche die Eintrittsöffnung der
Rücklauföffriung bildet. Somit bewirkt die Austrittsöffnung
36B der Einlaßöffnung einen geringeren Verschleiß bei einem
Vorbeigang der Ringdichtung 34, 35 im Vergleich zu dem
Verschleiß, welcher auftreten würde, wenn die Dichtung an der
druckentlastenden Ausnehmung 37A vorbeigeht, vorausgesetzt,
daß eine Rücklauföffnung durch ein hervorspringendes
Umfangsteil eines Steuerschiebers abgesperrt werden kann. Bei
der Ventilkonstruktion nach Figur 2 geht keine der
Ringdichtungen 34, 35 an der druckentlastenden Ausnehmung 37A
vorbei.
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Figur 3 zeigt einen Teil einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform eines Fluidsteuer-Schieberventils nach der
Erfindung, wobei das in Figur 3 gezeigte Ventil eine
Ausführungsvariante zu dem in Figur 1 gezeigten Ventil darstellt.
Gleiche oder ähnliche Teile des in Figur 3 gezeigten Ventils mit
jenen des in Figur 1 gezeigten Ventils sind mit den gleichen
Bezugszeichen in beiden Figuren versehen.
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Das in Figur 3 gezeigte Ventil unterscheidet sich von dem in
Figur 1 gezeigten dadurch, daß die Austrittsöffnung 16B' der
Einlaßöffnung von einer ringförmigen Kammer 40 gebildet
wird, welche mit der ringförmigen Verteilerkammer 16D mit
einer Mehrzahl von gesonderten, zusammengesetzten Öffnungen
in Verbindung steht, welche in der Kammer 40 ausgebildet
sind, wobei jede dieser Öffnungen eine ringförmige
Ausnehmung aufweist. Die Kammer 40 stellt in zweckmäßiger Weise
die gewünschte Mehrzahl von gesonderten, zusammengesetzten
Öffnungen dadurch bereit, daß darin im allgemeinen
ringförmige, im wesentlichen planare Einsätze 42 vorgesehen sind.
Ein derartiger Einsatz 42 ist detailiert in den Figuren 4
und 5 gezeigt.
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Somit weist jeder im allgemeinen ringförmige Einsatz 42 ein
ringförmiges, ebenes Teil 43 und vier, im Abstand
angeordnete,
und in Umfangsrichtung verteilte Ansätze 44 auf,
welche rechtwinklig zu der Ebene des Teils 43 an dem radial
äußeren Umfang 45 des Einsatzes verlaufen. Ferner gehen
diese von nur einer Hauptfläche des Teils 43 aus. Die andere
Hauptfläche 47 des Teils 43 ist mit einer ringförmigen
Ausnehmung versehen, welche unter dem jeweiligen Ansatz 44
verläuft und mit 48 bezeichnet ist, so daß diese den
zugeordneten Ansatz 44 eines benachbarten Einsatzes 42 in der
Kammer 40 aufnehmen kann.
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Beim Zusammensetzen des in Figur 3 gezeigten Ventils passen
im Hinblick auf das jeweils benachbarte Paar von
zusammenwirkenden Einsätzen 42 in der Kammer 40 die Ansätze 44 eines
Einsatzes passend in die ringförmige Ausnehmung 48 des
anderen Einsatzes. Insbesondere halten die Ansätze 44 die
Hauptfläche 46 des einen Einsatzes 42, an welchem diese
ausgebildet sind, und zwar in einem Abstand von der
gegenüberliegenden Hauptfläche 47 des anderen Einsatzes. Somit wird ein
Fluiddurchgang zwischen einem jeweils benachbarten Paar von
Ansätzen ausgehend von den radial äußeren Umfangsteilen 45
des zusammenarbeitenden Paars von Einsätzen zu den radial
inneren Umfangsteilen 49 des zusammenarbeitenden Paars von
Einsätzen gebildet. Das gemeinsame Teil dieser Durchgänge
zwischen den Einsatzhauptflächen 46 und 47 bildet eine
zusammengesetzte, ringförmige Öffnung der Austrittsöffnung
16B' an den radial inneren Umfangsteilen 49 der Einsätze.
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Die Mehrzahl von Einsätzen, welche auf diese Weise
entsprechend passend aufeinander abgestimmt sind und
zusammenwirkende Paare von Einsätzen bilden, wobei jedes Paar eine
dazwischen vorgesehene Öffnung hat, wird in dem Ventilkörper
21 angeordnet, bevor die Hülse 22 passend in den
Ventilkörper eingesetzt wird.
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In der Kammer 40 hat der Einsatz 42' an einem Ende der
Mehrzahl von Einsätzen die Ausnehmung 48, welche ansonsten
freiliegt
und die passend sowie komplementär zu Vorsprüngen 50
ausgebildet ist, welche an dem Ventilkörperteil 21
vorgesehen sind, wie dies in Figur 3 gezeigt ist. Zwischen diesem
Endeinsatz 42' und dem Ventilkörper 12 ist eine Mehrzahl von
Öffnungen der Austrittsöffnung 16B' der Einlaßöffnung
vorgesehen. Der Einsatz 42'' am anderen Ende der Mehrzahl von
Einsätzen hat Ansätze 44, welche komplementär in
Ausnehmungen 51 passen, welche in der Hülse 22 ausgebildet sind, wenn
die Hülse in dem Ventilkörper angeordnet ist, wie dies in
Figur 3 gezeigt ist. Zwischen diesem Einsatz 42'' und der
Hülse 22 ist eine weitere Mehrzahl von Öffnungen der
Austrittsöffnung 16B' der Einlaßöffnung vorgesehen.
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Die radial inneren Umfangsteile 49 des jeweiligen Einsatzes
42 und die hiermit zusammenarbeitenden Ränder des
Ventilkörperteils 21 und der Hülse 22 sind in geeigneter Weise
geformt, um den Varbeigang der jeweiligen Ringdichtung 14,
15 zu erleichtern.
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Somit wird eine Austrittsöffnung 16B' mit einer relativ
großen Fläche auf zweckmäßige Weise an der Grenzfläche
zwischen dem Ventilkörper und dem hervorspringenden Teil 10A
des Steuerschiebers gebildet. Die insgesamt wirksame Breite
der Mehrzahl von ringförmigen Ausnehmungen an der
Grenzfläche kann in einfacher Weise derart gewählt werden, daß die
Austrittsöffnung 16B' eine gewünschte Fläche für einen
jeweils speziellen Fluidströmungsdurchsatz hat. Durch das
Vorsehen einer Mehrzahl von ringförmigen Ausnehmungen,
welche entlang der Längsachse des Ventils im Abstand
voneinander vorgesehen sind, ist die Breite jeder
zusammengesetzten Ausnehmung der Austrittsöffnung 16B' kleiner als bei dem
Fall, bei dem eine einzige, ringförmige Ausnehmung
vorgesehen ist, welche die gleiche Wirkfläche wie die
Gesamtwirkfläche der Austrittsöffnung 16B' hat. Somit ist eine
verminderte Neigung bei der Austrittsöffnung 16B', welche eine
Mehrzahl von ringförmigen Ausnehmungen aufweist,
hinsichtlich eines Verschleißes einer Ringdichtung 14, 15 vorhanden,
die an der Mündungsöffnung vorbeigeht, und zwar im Vergleich
mit einer äquivalent ausgelegten, einzigen Ausnehmung,
welche diese Mündungsöffnung bildet.
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Die in Figur 3 gezeigte Ventilkonstruktion ist auch
vorteilhaft dahingehend, daß man einen reduzierten Fluiddurchsatz
auf einfache Weise dadurch erhalten kann, daß nur einige der
Mehrzahl von gesonderten, ringförmigen Öffnungen der
Austrittsöffnung 16B' der Einlaßöffnung derart angeordnet
werden, daß sie in Verbindung mit der Rücklauföffnung 17 sind,
was man dann mit Hilfe einer geeigneten Verschiebung bzw.
Längsbewegung des Steuerschiebers 10 relativ zum
Ventilkörper 12 erzielen kann.
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Wenn nur zwei derartige zusammengesetzte Öffnungen für die
Austrittsöffnung 16B' der Einlaßöffnung vorgesehen sind,
kann ein einziger Einsatz 42 vorgesehen sein, welcher sowohl
von dem Ventilkörperteil 21 als auch von der Hülse 22 einen
Abstand hat.
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Wenn mehr als ein Einsatz 42 vorgesehen ist, dann müssen
diese in einem Abstand voneinander angeordnet werden, sie
brauchen aber nicht notwendigerweise einen Abstand vom
Ventilkörperteil 21 und/oder der Hülse 22 zu haben.
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Die in Figur 2 gezeigte Ventilkonstruktion kann derart
modifiziert werden, daß sie eine Austrittsöffnung der
Einlaßöffnung hat, welche eine Mehrzahl von zusammengesetzten,
gesonderten Öffnungen hat, welche jeweils in Form einer
ringförmigen Ausnehmung ausgebildet sind. Hierdurch erhält man im
wesentlichen eine ähnliche Auslegung für eine
Austrittsöffnung wie bei der Ventilkonstruktion nach Figur 3.
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Alternativ kann eine Austrittsöffnung der Einlaßöffnung,
welche eine Mehrzahl von zusammengesetzten, gesonderten
Öffnungen aufweist, die jeweils in Form einer ringförmigen
Ausnehmung ausgebildet sind, auf eine andere zweckmäßige
Weise gebildet werden.
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Es ist nicht wesentlich, daß die Austrittsöffnung der
Einlaßöffnung von einer ringförmigen Verteilerkammer abgeht,
sondern die ringförmige Verteilerkammer kann entfallen.