DE8203207U1 - Servo-Schieberventil - Google Patents

Description

18. Okt. D 8705-rema

Festo-Maschinenfabrik Gottlieb Stoll, 7300 Esslingen

Servo-Schieberventil

Die Erfindung betrifft ein Servoschieberventil mit mindestens zwei Arbeitsstellungen gemäi; dem Oberbegriff des Anspruches 1. Derartige Servoventile sind in verschiedenster Ausführung im Einsatz. Typische Verwendungen für derartige Ventile sind Druckluft- und Hydraulikkreise von Kraftfahrzeugen, insbesondere Lastwagen. Für diesen Einsatzzweck müssen derartige Servoventile in verhältnismäßig kleiner Serie mit unterschiedlichen Kenndaten hergestellt werden, z.B. für Arbeitsdrucke von 10 oder 16 bar. Bei den bekannten Servoventilen ist es schwierig, zu wirtschaftlich vertretbaren Kosten Kleinserien nach Kundenwünschen aufzulegen.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein Servoschieberventil mit mindestens zwei Arbeitsstellungen geschaffen werden, welches leicht mit unterschiedlichen Kenndaten in Kleinserie hergestellt v/erden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäli gelöst durch ein Servoschieberventil gemäß Anspruch 1.

Das erfindungsgemäße Servoscliieberveiitil hat einen hochmodularen Aufbau. Die einzelnen Teile können leicht ausgetauscht und Kundenwünschen angepaßt werden. Zum Beispiel kann man für Einsatzzwecke mit hoher Druckbelastung die Ventileinsätze aus Metall herstellen, während für geringere Druckbelastungen Ventileinsätze aus Kunststoff Verwendung finden. In diesem Falle verwendet man dann auch andere Dichtringe auf den Steuerbunden des Ventilschiebers. So sind für Ventileinsätze aus schlagfestem Kunststoff wie Polyinethyloxyd Dichtringe aus Polyurethan geeignet. Für höhere Drucke werden die Ventileinsätze z.B. aus Aluminium hergestellt.

Bei dem erfindungsgemäßen Servoventil kann man den Gehäusehauptkörper einfach von einem entsprechenden stranggepreßten Metallprofil abschneider. Eine spanende mechanische Bearbeitung entfällt also hier weitgehend. Man muß auch zur Herstellung des Gehäusehauptkörpers keine teuren Spritzformen erstellen.

Dadurch, dai:- bei dem erfindungsgemäßen Servoschieberventil ein Entlüftungsventil direkt in eine der Stirnplatten des Ventilgehäuses integriert ist, erfolgt die Entlüftung des zugeordneten Servokolbens sehr rasch. Man hat also kurze Schaltzeiten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Ein Entlüftungsventil, wie es im Anspruch 2 angegeben ist, kann bei sehr einfachem mechanischem Aufbau die beiden Aufgaben der Steuerung der Druckmittelzufuhr und Druckmittelabfuhr zum bzw.

vom zugeordneten Servokolben vornehmen.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 7 wird erreicht, daß man unter Verwendung derselben Ventilbauteile wahlweise ein übliches Servoventil (ein Vorsteuerventil wird verwen-

H det) und ein Impulsventil (Verwendung von zwei Vorsteuerventilen) ψ herstellen kann.

£> Die Weiterbildung der Erfindung gemäß AnsOruch 9 ist im Ein-

* blick auf die Verwendung verhältnismäßig großen Durchmesser auf-

' v/eisender, belastungsfähiger Befestigungsmittel bei kleinen Abmessungen des Ventilgehäuses von Vorteil.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 11 wird auf einfache V/eise eine dritte Arbeitsstellung des Schieberventils U erhalten, nämlich eine neutrale oder Mittenstellung. Bei der ψ Realisierung eines solchen Dreistellungs-Ventiles könne" weitesfe-'■■ gehend diejenigen Baugruppen verwendet werden, welche auch beim Bau von Zweistellungs-Ventilen verwendet werden.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäi:. Anspruch 12 wird erreicht, daJo die vom Ventilschieber getragenen Dichtungen beim Vorbeilaufen an einer Steuerkante stets einen Druckausgleich erfahren.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäi: Anspruch 13 ist im Hinblick auf ein einfaches Herstellen eines Ventileinsatzes durch Spritzen von Vorteil, insbesondere dann, wenn eine der Steuer-

Öffnungen mit Druckausgleichskerben versehen ist und die Trennebene zwischen den beiden Einsatzsegmenten durch diese Steueröffnungen gelegt wird.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 17 wird erreicht, daß die einzelnen Dichtringe jeweils druckausgeglichen sind, ganz gleich, zu welcher Seite der zugeordneten Steueröffnung sie stehen.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 18 ist im Hinblick auf den Einsatz bei sehr hohen Drucken von Vorteil.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Servo-Schieberventil mit einem Ventilgehäuse, das an seiner Außenseite eine Anzahl von Anschluiiöffnungen und in seinem Inneren eine Gehäusebohrung aufweist, mit in der Gehäusebohrung in Axialrichtung hintereinander angeordneten Ventileinsätzen, die gehäusefeste Steueröffnungen ausbilden und eine zentrale Ventilbohrung umschließen, mit einem in der Ventilbohrung zwischen mindestens zwei Arbeitsstellungen hin und her verschiebbaren Venti]schieber, der mit den Steueröffnungen zusammenarbeitende Steuerbunde trägt, wobei zwischen Ventilschieber und Ventilbohrung Dichtringe vorgesehen sind, und mit wenigstens einem fernbedi.enbaren Vorsteuerventil zum Betätigen des Ventilschä>ers. Servoventile mit den oben aufgeführten Merkmalen Rind z.B. aus der US-PS 40 46 165 bekannt geworden, jedoch sind hier Dichtringe an der Innenwandung der den Ventilschieber führenden Bohrung vorgesehen, außerdem sind die Ventileinsätze einstückig aufgebaut und die von dem Ventilschidber überfahrenen

Öffnungen sind als Bohrungen in den Ventileinsätzen ausgestaltet. Diese bekannten Servoventile sind aus den oben genannten Gründen nicht nur aufwendig in der Herstellung, sie haben darüberhinaus auch eine relativ niedrige Arbeitsfrequenz, weil der Lauf des Ventilschiebers während der hin und her gehenden Bewegung Störungen erfährt. Auch ergibt sich hier ein ziemlich starker Verschleiß. Diese Nachteile sind auch bei den bekannten Anordnungen nach der DE-AS 11 62 654 und der DE-AS 10 54 297 festzustellen. Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung auch noch die Aufgabe zugrunde, ein Servo-Schieberventil zu schaffen, bei dem eine hohe Arbeitsfrequenz bei geringem Verschleiß und bei möglichst geringem Herstellungsaufwand erreicht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Servo-Schieberventil der vorgenannten Art die Dichtringe auf den Steuerbunden des Ventilschiebers vorgesehen sind und daß die Ventileinsätze in je zwei Einsatzhülsen geteilt sind, die vermittels axial vorspringender Distanzabschnitte zur Vorgabe einer der Steueröffnungen im Abstand zueinander lieg -nd aneinander gehalten sind und an ihrem umlaufenden Rand radial verlaufende Druckausgleichskerben mit dazwischen stehenbleibenden Materialstegen aufweisen, die an ihren innenliegenden Kanten das Auflaufen der Steuerbunde des Ventilschiebers samt seiner Dichtringe erleichternde Abrundungen tragen.

Die hohe Frequenz wird einerseits durch die Druckentlastung an den Dichtungsringen und durch die besondere Ausbildung der entsprechenden Kerben erreicht, die ein rasches Hin- und Herlaufen, ohne Anecken, ohne Störungen im Lauf des Schiebers gestatten,

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ebenso auch noch durch das Schnellentlüftungsventil gemäß den Unteransprüchen, das den raschen Abfluß der unter geringem Druck stehenden entspannten Luft gestattet, so daß der der Entlüftung entsprechende Hub viel schneller als bisher ausgeführt werden kann. Die verhältnismäßig gute Verschleißfestigkeit wird wiederum durch die Druckentlastung an den Dichtungsringen und durch die besondere Ausbildung der entsprechenden Kerben erreicht. Die herstellungstechnische Vereinfachung, die mit einer Senkung der Kosten verbunden ist, wird durch die Ausbildung des Ventils mit zwei Ventileinsätzen erreicht und gewährleistet.

Das erfindungsgemäße Servo-Schieberventil hat einen hochmodularen Aufbau. Die einzelnen Teile können leicht ausgetauscht und Kundenwünschen angepaßt werden. Zum Beispiel kann, man für Einsatzzwecke mit hoher Druckbelastung die Ventileinsätze aus Metall herstellen, während für geringere Druckbelastungen Ventileinsätze aus Kunststoff Verwendung finden. In diesem Falle verwendet man dann auch andere Dichtringe auf den Steuerbunden des Ventilschiebers. So sind für Ventileinsätze aus schlagfestem Kunststoff wie Polymethylenoxyd Dichtringe aus Polyurethan geeignet. Für höhere Drucke werden die Ventileinsätze z.B. aus Aluminium hergestellt. Bei dem erfindungsgemäßen Servoventil kann man den Gehäusehauptkörper einfach von einem entsprechenden stranggepreßten Metallprofil abscmeiden. Eine spanende mechanische Bearbeitung entfällt also hier weitgehend. Man muß auch zur Herstellung des Gehäusehauptkörpers keine teuren Spritzformen erstellen. Dadurch, daß bei dem erfindungsgemäßen Servo-Schieberventil ein Entlüftungsventil direkt in eine der

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j:« Stirnplatten des Ventilgehauses integriert ist, erfolgt die Ent- -/, lüftung des zugeordneten Servokolbens sehr rasch. Man hat also :| kurze Schaltzeiten.

q Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen ρ unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.

ti In dieser zeigen:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein 5/2-Servoventil;

Fig. 2 einen transversalen Schnitt durch das Ventil nach Fig. 1 längs der dortigen Schnittlinie II-II;

Fig. 3 einen axialen Schnitt durch ein abgewandeltes 5/2-Servoventil;

Fig. 4- einen Schnitt durch ein 5/3 Servoventil, welches sich unter Verwendung von Bauteilen für das Ventil nach Fig. 3 zusammensetzen läßt;

Fig. 5 einen abgewandelten Ventileinsatz zur Verwendung im Ventil nach Fig. 4;

Fig. 6 eine Aufsicht auf die Stirnseite des Einsatzes nach Fig. 5i in Fig. 5 von rechts gesehen;

Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 5

VII gezeigten Abschnittes des dortigen Ventil einsatzes; und

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Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 6 bei VIII gezeigten Abschnittes des dortigen Ventil-

einsatzes.

Fig. 1 zeigt eine Ventilmontageplatte 10 mit einer Hochdruck- |? anschlußöffnung 12, zwei Niederdruckanschlußoffnungen 14,16 sowie fj zwei Arbeit sanschlußöffnungen 18,20. Auf die Ventilmontageplatte 10 ist eine Dichtplatte 22 aus elastomerem Material aufgesetzt, ; die mit den Anschlußöffnungen 12 bis 20 fluchtende Durchbrechungen aufv/eist. Auf der Dichtplatte 22 sitzt ein insgesamt mit 24 '. bezeichnetes 5/2-Schieberventil, welches seinerseits ein Magnet-Vorsteuerventil 26 trägt. Die durch Scheiberventil 24 und Vorsteuerventil 26 gebildete Ventileinheit ist mittels Gewindebolzen 28 mit der Montageplatte 10 verschraubt (s. Fig. 2).

Das Schieberventil 24 hat einen Gehäusehauptkörper 30, der an seinen Enden durch Stirnplatten 32,34 verschlossen ist. An einer Gehäusebohrung 36 des Gehäusehauptkörpers 30 ist mittig ein radial nach innen vorspringender Anschlagbund 38 vorgesehen. An letzterem schlagen von links bzw. rechts zv/ei Ventileinsätze 40,42 an. Diese sind gleich aufgebaut, so daß nur der Einsatz 4? im einzelnen beschrieben zu werden braucht. Der Einsatz 42 ist über einen O-Ring 44 gegen den Anschlagbund 38, einen O-Eing 46 gegen die Gehäusebohrung 36 und einen O-Ring 48 gegen die Stirnplatte 34 abgedichtet. In der Mantelfläche des Ventileinsatzes 42 sind zwei breite Umfangsnuten 50,52 vorgesehen, welche über eine Mehrzahl in Winkelrichtung verteilter radialer Verbindungsöffnungen 5^15^ mit einer durch die Innenfläche des hülsenförmigen

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Ventileinsatzes 42 gebildeten Ventilbohrung 58 in Verbindung stehen.

Durch die Ventilbohrungen 58 der beiden Ventileinsätze 40,42 erstreckt sich ein Ventilschieber 60 gleitend verschiebbar. Der Ventilschieber 60 hat Stirnbunde 62, in welchen O-Ringe 64 einsitzen. Steuerbunde 66,68 des Ventilschiebers 60 tragen jeweils zwei O-Ringe 70,72, deren axialer Abstand etwas größer ist als die axiale Erstreckung der Verbindungsöffnungen 54,56. Durch die Bunde 62,66 und 68 sind in Umfangsrichtung verlaufende Steuernuten 74,76,78 des Ventilschiebers 60 vorgegeben, über welche die Arbeitsanschlußöffnungen 18,20 wahlweise tait der Hochdruckanschlußöffnung 12 bzw. einer benachbarten der Niederanschluüöffnungen 14,16 verbindbar sind.

Der VentilRchieber 60 ist als Hohlkolben ausgebildet, eine innen liegende abgestufte Sackbohrung 80 steht über eine radiale Verbindungsöffnung 82 in der Umfangswand des Ventilschiebers 60 ständig mit der HochdruckanschluUöffnung 12 in Verbindung. Im in Fig. 1 rechts gelegenen Abschnitt der Sackbohrung 80 ist ein Kolben angeordnet, welcher einen Kolbenkörper 84 und eine von diesem getragenen Lippendichtung 85 aufweist. Der Kolbenkörper 84 hat eine axiale Verlängerung 88, welche sich an der Stirnplatte 54 abstützt. Auf diese Weise ist der Ventilschieber 60 durch Druckmittelbeaufschlagung ständig in die in Fig. 1 wiedergegebene Arbeitsstellung vorgespannt, in welcher die Hochdruckanschlußüffnung 12 mit der Arbeitsanschlu;iöffnung 18 kommuniziert,

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während die Arbeitsanschlußöffnung 20 über die Steuernut 78 mit der Niederdruckanschlußöffnung 16 verbunden ist.

Die Hochdruckanschlußöffnung 12 steht ferner über einen Gehäusekanal 90 mit dem Einlaßkanal 92 des Vorsteuerventiles 26 in Verbindung. Ein Ventilkörper 94 des Vorsteuerventiles ist durch einen nicht näher gezeigten Elektromagneten von einem zugeordneten, durch das Ende des Einlaßkanales 92 vorgegebenen Ventilsitz 95 abhebbar und stellt dann eine Verbindung zu einem Auslaßkanal 96 des Vorsteuerventiles 26 her. Der letzte^ kommuniziert mit einem im wesentlichen axial veriufenden V rbindungskanal 97 des Gehäusehauptkörpers 30, welcher in die Stirnfläche des Gehäusehauptkörpers 30 ausmündet. Dort beginnt ein fluchtender Einlaßkanal 98 der Stirnplatte 32, welcher zu einer in der Stirnplatte 32 ausgebildeten Ventilkammer 100 führt. In der letzteren ist ein Ventilsitz 102 angeordnet, der mit dem mittigen Abschnitt 104 eines Ventilkörpers 106 zusammenarbeitet, welcher am Umfangsrand mit einer flexiblen Dicbtlippe 108 versehen ist, die ein Rückschlagventil darstellt.

Der in Fig. 1 unter dem Ventilkörper 106 und über dem Ventilsitz 102 liegende Raum ist über eine öffnung 110 mit dem in Fig. 1 links gelegenen Ende der Ventilbohrung 58 des Ventileinsatzes 40 verbunden.

Der Ventilsitz 102 trägt auslaßseitig einen Schalldämpfer 112, an dem ein Befestigungsring 114 angreift.

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Die Ventilbohrung 58 des Ventileinsatzes 4-2 steht mit einer Entlüftungsbohrung 116 der Stirnplatte 34- in Verbindung, welche durch ein Filter 118 verschlossen ist.

Das oben stehend beschriebene Servoventil arbeitet folgendermaßen :

Wird das Magnet-Vorsteuerventil 26 Dicht erregt, so wird der Ventilschieber 60 in der in Fig. 1 wiedergegebenen ersten Arbeitsstellung gehalten. Bei Erregung des Magnet-Vorsteuer-'entils 26 wird die linke Stirnfläche des Ventilschiebers 60 unter Verformung der Dichtlippe 108 des Ventilkörpers 106 mit Druck beaufschlagt, so daß der Ventilschieber 60 nun durch Differenzdruckbeaufschlagung effektiv nach rechts bewegt wird, bis er mit seinem rechts gelegenen Ende an der Stirnplatte 34 anschlägt. In dieser Arbeitsstellung ist die Hochdruckanschlußoffnung 12 mit der Arbeitsanschlußöffnung 20 verbunden, die Arbeitsanschlußöffnung 18 ist mit der Niederdruckanschlußöffnung 14 veuunden. Wird die Erregung des Magnet-Vorsteuerventils 26 beendet, so fällt der Druck im Einlaßkanal 92 ab, der Ventilkörper 106 wird in Fig. 1 nach oben bewegt und die linke Stirnfläche des Ventilscheibers 60 wird über den Ventileinsatz 10? und den Schalldämpfer 112 druckentlastet. Dami"^ bewegt sich der Ventilschieber 60 wieder in Fig. 1 nach links. Dieses Zurückkehren in die erste Arbeitsstellung erfolgt sehr rasch, da das Entlüftungsventil 102, 106 direkt in die Stirnplatte 32 integriert ist, so da.': das Abströmen der Druckluft über große Querschnitte und auf einem kurzen Weg erfolgt.

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Wie aus Pig. 2 ersichtlich ist, schneiden Durchgangsbohrungen 120 des Gehäusehauptkörpers 30 zur Aufnahme der Gewindebolzen 28 die Gehäusebohrung 36. Dies ermöglicht es, verhältnismäßig großen Durchmesser aufweisende Gewindebolzen 28 zu verwenden, ohne daß die transversalen Abmessungen des Gehäusehauptkörpers 30 groß werden. Zur Abdichtung der Durchgangsbohrungen 120 dient montageplattenseitig die Dichtplatte 22 und beim in Pig. 2 oben liegenden Ende der Durchgangsbohrungen 120 ein elastischer Dichtring 122, der in eine Dichtnut 124 eingesetzt ist. Letztere befindet sich am Boden einer Gegenbohrung 126, welche einen Kopf 128 des zugehörigen Gewindebolzens 28 aufnimmt. Der Kopf 128 kommt beim Anziehen des Gewindebolzens 28 in Anlage an den Boden der Gegenbohrung 126, so daß der Dichtring 122 in genau vorgegebenem Maße zusammengedrückt wird.

Das in Fig. 3 wiedergegebene 5/2-Servoventil ist sehr ähnlich I

zu den in den Pig. 1 und 2 wiedergegebenen aufgebaut. Entspre- |

chende Bauteile sind wieder mit denselben Bezugszeichen verse- I

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Das in Pig. 3 wiedergegebene Servoventil unterscheidet sich von |

dem nach den Pig. 1 und 2 zum einen dadurch, daß die O-Ringe 64, 70,72 des VentilSchiebers 60 nicht mehr direkt auf den Ventilbohrungen 58 der Ventileinsätze 40, 42 laufen, vielmehr zum radialen elastischen Vorspannen von aus Polytetrafluoräthylen hergestellten Gleitdichtringen 130 dienen*

Außerdem ist der Gehäusehauptkörper 30 mit einem in Gehäuse-

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Längsrichtung verlaufenden Vorsteuer-Speisekanal 132 versehen, welcher mit zwei symmetrisch zur Mittelebene des Gehäusehauptkörpers 30 angeordneten Gehäusekanälen 90a und 90b kommuniziert, welche von der Punktion her jeweils dem Gehäusekanal 90 von Fig. 1 entsprechen. Ebenfalls symmetrisch zur Mittelebene des Gehäusehaüptkörpers 30 sind zwei transversale Endabschnitte 134a und 134b von zwei getrennten, parallel unter Abstand in Gehäuse-Längsrichtung verlaufenden Verbindungskanälen 97<a und 97b vorgesehen. Der Verbindungskanal 97a mündet in die in Fig. 3 links gelegene Stirnfläche des Gehäusehauptkörpers 30 aus, während der Verbindungskanal 97b zur rechts gelegenen Stirnfläche des Gehäusehauptkörpers 30 führt.

Der Gehäusekanal 90b ist durch eine Verschlußplatte 136 unter Verwendung einer in den Gehäusehauptkörper 30 eingeschraubten Schraube 138 und eines O-Ringes 140 dicht verschlossen. Der Kanalabschnitt 134a ist über einen O-Ring 142 gegen die Verschlußplatte 136 abgedichtet und steht über einen in der letzteren angeordneten Filterkörper 144 und eine hiermit fluchtende öffnung 148 der Verschlußplatte 136 mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung. Das in Fig. 3 wiedergegebene Servoventil arbeitet genauso wie das in Fig. 1 g-ezeigte. Bei dem Servoventil nach Fig« 3 ist aber in der Stirnplatte 32 ein Entlüftungskanal 116' vorgesehen, welcher zur Ausmündungsstelle des Verbindungskanales 97a führt. Dies erlaubt es, unter Verwendung ein- und derselben Standardbauteile für Vorsteuerventil 26, Gehäusehauptkörper 30, Stirnplatten 32, 3^ und die restlichen Ventilbauteile 5/2-Servoventile und 5/3-Servoventile herzustellen, wobei

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nur der Ventilschieber 60 geringfügig abzuwandeln ist. Fig. 4 zeigt ein weitestgehend dem Servoventil nach Fig. 3 entsprechendes Servoventil, welches zusätzlich eine Mittenstellung aufweist.

Bei dem Servoventil nach Fig. 4 sind zum einen zwei Stirnplatten 34a und 34b vorgesehen, welche ein Schnellentlüftungsventil aufweisen, wie oben im einzelnen beschrieben. Außerdem ist die Verschlußplatte 136 abgeschraubt, und an der entsprechenden Stelle ist ein zweites Magnet-Vorsteuerventil 26b vorgesehen.

Im Ventilschieber 60 ist die Verbindungsöffnung 82 weggefallen. In ihm sind zwei Kolbenkörper 84a und 84b symmetrisch angeordnet und durch Schräübendfuekfedern 150a und 15Ob in axialer Auswärtsrichtung vorgespannt. Sprengringe 152a und 152b halten die Kolbenkörper 84a und 84b im Ventilschieber 60.

Das Servoventil nach Fig. 4 arbeitet folgendermaßen:

Sind die beiden Magnet-Vorsteuerventile 26a und 26b nicht erregt, so sind die Kolbenkörper 84a und 84b beide druckentlastet. Die Schraubendruckfedern 150a und 150b stellen unter diesen Bedingungen den Ventilschieber 60 in die in Fig. 4 wiedergegebene Mittenstellung.

Wird das Magnet-Vorsteuerventil 26a mit Druck beaufschlagt, so wird über den Verbindungskanal 97a und die Stirnplatte 34-b die rechte gelegene Stirnfläche des Ventilschiebers 60 mit Druck

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ι beaufschlagt, so daß sich dieser in Fig. 4 nach links bewegt. Man ■i erhält ao eine erste Arbeitsstellung, in welcher der Arbeitsanschluß A^ mit dem Druckanschluß P und der Arbeitsanschluß Ap ¹ mit dem Niederdruckanschluß S verbunden ist.

I Wird dagegen nur das Magnet-Vorsteuerventil 26b erregt, so wird

Ii die in Fig. 4 links gelegene Stirnfläche des Ventilschiebers 60 ,1 über den Verbindungskanal 97b und die Stirnplatte 34a mit Druck I beaufschlagt, so daß sich der Ventilschieber 60 in Fig. 4 nach ¹Bj rechts bewegt, und in dieser zweiten Arbeitsstellung ist die

.;! Arbeitsöffnung A^. mit dem Niederdruckanschluß R und die Arbeits- \4 öffnung Ap mit dem Druckanschluß P verbunden.

ξ Werden die Kagnet-Vorsteuerventiie 26a und 2öb beide gleichzeitig ■% erregt, so ist der Ventilschieber 60 wieder druckausgeglichen und I wird durch die Schraubendruckfedern 150a und 150b in die Mittenstellung bewegt.

Fig. 5 zeigt einen abgewandelten Ventileinsatz 40', welcher anstelle der Ventileinsätze 40 und 42 verwendbar ist. Teile des Ventileinsatzes, welche obenstehend schon, beschriebenen Teilen entsprechen, sind wieder mit denselben Bezugszeichen versehen und brauchen hier nicht noch einmal im einzelnen erläutert zu werden.

Der Ventileinsatz 40* besteht aus zwei axial hintereinanderliegenden Einsatzsegmenten 154,156. Im Einsatzsegment 154 sind die Steueröffnungen darstellenden Verbindungsöffnungen 56 ausgebil-

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det. Außerdem weist das Eins at ζ segment 154· auf seiner Außenseite Nuten für die verschiedenen Abdichtringe zur Gehäusebohrung 36 auf, die jeweils mit einer mittigen, dreieckigen Querschnitt aufweisenden Bodenrippe 158 versehen sind, um die zugeordneten O-Ringe verdrehsicher aufzunehmen. An seinem in Pig. 5 rechts gelegenen Ende ist das Einsatzsegment 154- mit einer Vielzahl in Umfangsrichtung verteilter Druckausgleichskerben 160 versehen, und die dazwischen verbliebenen Materialstege sind in der Nachbarschaft der Ventilbohrung 58 mit einer Abrundung 162 versehen, wie insbesondere aus Pig. 7 ersichtlich ist. Ähnlich ist das Einsatzsegment 156 auf seiner dem Einsatzsegment 154· zugewandten Seite mit Druckausgleichskerben 164- versehen, und die dazwischenliegenden Materialstege sind ebenfalls radial innen abgerundet. Das Einsatzsegment 156 ist radial außen mit einer axial offenen Aufnahemnut 166 für einen 0-ßing 44 versehen.

Das Einsatzsegment 154· trägt an seiner in Fig. 5 rechts gelegenen Stirnfläche drei angeformte Distanzabschnitte 168, so daß das Einsatzsegment 156 nicht bündig gegen das Einsatzsegment 154- gelegt werden kann, vielmehr zwischen den beiden Einsat zsegment en 154-, 156 im aneinanderliegenden Zustand definierte Verbindungsöffnungen 54- verbleiben, die wiederum Steueröffnungen darstellen, welche mit den Steuerbunden des Ventilschiebers 60 zusammenarbeiten. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, fluchten die Distanzabschnitte 168 axial mit den zwischen den Verbindungsöffnungen 56 liegenden Materialstegen. Die effektive Breite der ¥erbindungsöffnungen 54- ergibt sich aus der axialen Abmessung der Distanzabschnitte 168 + der Summe der Tiefen der

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- 17 Ausgleichskerben 166 und 164.

Wie am in Fig. 5 unten rechts liegenden der Distanzabschnitte 168 gezeigt, ist deren Innenfläche zur Ventilbohrung 58 radial nach außen versetzt, so daß sich die von den Steuerbunden des Ventilschiebers getragenen Dichtringeinheiten (in Fig. 1: 70, 72; in den Fig. 3 und 4: 70,130 und 72,130) in radialer Richtung aufweiten können, wenn sie durch den Zwischenraum zwischen den Einsatζsegmenten 154,156 hindurchbewegt werden.

Fig. 7 zeigt in vergrößertem Maßstab eine der Druckausgleichskerben 160 und eine der Abrundungen 162. Zusätzlich ist ein Abschnitt des Steuerbundes 66 mit dem O-Ring 70 wiedergegeben, wobei die Ventilschieberstellung so gewählt ist, daß der O-Ring 70 noch satt an der Bohrung 58 anliegt. Man erkennt, daß der O-Hing 70 stark zusammengedrückt ist. Zum Vergleich sind rechts gestrichelt die Verhältnisse eingetragen, die angetroffen werden , wenn der O-Ring 70 über die Steuerkante hinweg bewegt worden ist. Man erkennt, daß die Abrundung 162 das Vorbeilaufen des O-Ringes 70 an der Steuerkante begünstigt, so daß der Verschleiß herabgesetzt ist. Außerdem erkennt man, daß die den O-Ring 70 aufnehmende Nut während des Komprimierens und Entlastons des O-Ringes 70 über die Druckausgleichskerben 160 frei zugänglich bleibt, so daß sowohl bei Bewegen des Ventilschiebers 60 nach rechts als auch bei seinem Bewegen nach links ein Druckausgleich am O-Ring 70 hergestellt wird, wenn dieser die Steuerkante passiert.

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Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, sind die zwischen den Druckausgleichskerben 160 verbleibenden Materialstege auch in axialer Aufsicht gesehen radial innen mit Abrundungen 170 versehen. Auch hierdurch wird das Vorbeilaufen der O-Ringe an einer Steuerkante begünstigt.

Bezüglich der Ausbildung der zwischen den Druckausgleichskerben 164 liegenden Materialstege mit Abrundungen ist das Einsatzsegment 156 analog ausgebildet wie das Einsatzsegment

Claims (1)

18. Okt. 1984 D 8705-rema

Festo-Maschinenfabrik Gottlieb Stoll, 7300 Esslingen

Servo- Schieberventil

Ansprüche

1. Servo-Schieberventil mit mindestens zwei Arbeitsstellungen, mit einem Gehäuse, welches eine Ventilbohrung mit gehäusefesten Steueröffnungen aufweist, mit einem in der Ventilbohrung verlagerbaren Ver/'jilschieber, welcher mit den Steueröffnungen zusammenarbeitende Steuerbunde trägt, mit zwei Servokolben zum Bewegen des Ventilschiebers in beiden Eichtungen und mit mindestens einem fernbedienbaren Vorsteuerventil zum Wahlkreisen Beaufschlagen und Entlasten der Servokolben, dadurch gekennzeichnet, dal; die gehäusefesten Steueröffnungen (54,56) in symmetrisch zur Gehäusemittelebene unter axialem Abstand angeordneten Ventileinsätzen (40,42) vorgesehen sind; daß die Arbeitsräume für die Servokolben (62,64; 84-84a,84b) durch die in den Ventileinsätzen (40,42) ausgebildete Ventilbohrung (58) begrenzt sind; daß das Ventilgehäuse mindestens einen Gehäusehauptkörper (30) und diesen verschließende Stirnplatten (32,34) aufweist; und daß zumindest in einer (34) der Stirnplatten (32,34) ein Entlüftungsventil (102,106) mit großem Abströmquerschnitt angeordnet

2. Schieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (106) des Entlüftungsventiles einen axial vorspringenden Abschnitt (104) aufweist, der mit dem Ventilsitz (102) zusammenarbeitet, und am Rand mit einer flexiblen Dichtlippe (108) versehen ist und daß eine zum zugeordneten Servokolbenarbeitsraum führende Öffnung (110) mit dem axial zwischen dem Ventilkörper (106) und dem Ventilsitz (102) des Entlüftungsventiles liegenden Abschnitt der Entlüftungsventilkammer (100)

in Verbindung steht.

|j 3- Schieberventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- I' net, daß der großen Abströmquerschnitt aufweisende Ventilsitz \ (102) auslaßseitig einen Schalldämpfer (112) trägt.

■i 4. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, daß in den Stirnplatten (32,34) zu der benach-

p bar'cen Stirnfläche des Gehäusehaiptkörpers (30) ausmündende, abif; gewinkelte Druckmittelkanäle (98) ausgebildet sind.

; 5· Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß seine Anschlußöffnungen (Axj, Ap, P,R,S) alle in einer gemeinsamen Seitenfläche des Gehäusehauptkörpers (30) angeordnet sind und Anschlußöffnungen (90, 134) für die Vorsteuerventile (26) in einer anderen gemeinsamen Seitenfläcüe des Ge-

\ häusehauptkörpers (30) vorgesehen sind, vorzugsv/eise in der der erstgenannten Seitenfläche gegenüberliegenden Seitenfläche.

Schieberventil nach Anspruch 5, gekinnzeichnet durch einen

in Gehäuse-Längsrichtung verlaufenden Verbindungskanal (97), der von einer der Vorsteuerventil-Anschlußöffnungen (134) ausgeht und in die Stirnfläche des Gehäusehauptkörpers (30) ausmündet.

7. Schiebeventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusehauptkörper zwei in Gehäuse-Längsrichtung verlaufende, strömungsmäßig getrennte parallele Verbindungskanäle (97a,97b) und zwei Sätze von Anschlußöffnungen (90a,90b,134a,134b) für zwei Vorsteuerventile (26a,26b) aufweist, dai; die einen der Vorsteuerventil-Anschlußöffnungen (90a,90b) durch einen weiteren Gohäusekanal (132) miteinander verbunden sind und daß von den beiden Verbindungskanälen (97a,97b) jeweils einer in eine der beiden Stirnflächen des Gehäusehauptkörpers (30) ausmündet.

8. Schieberventil nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlußöffnungspaar (90b,134a) für ein Vorsteuerventil durch eine Platte (136) verschlossen ist, welche die mit der korrespondierenden Anschlußöffnung für das andere Vorsteuerventi! verbundene der Vorsteuerventil-Anschlußöffnungen (90b) verschließt und die andere Vorsteuerventil-Anschlußoffnung (134a) dieses Anschlußöffnungspaares über ein Filter (144) mit der Atmosphäre verbindet.

9- Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daii Durchgangsbohrungen (120) für Ventil-Befestigungsmittel (28) eine die Ventileinsätze (40,42) aufnehmende Gehäusebohrung (36) schneiden, daß eine bei den Anschluß-

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öffnungen (A^,A^,^»R,S) des Ventiles angeordnete Dichtplatte
(22) über die Durchgangsbohrungen (120) hinausgezogen ist und
daß beim gegenüberliegenden Ende der Durchgangsbohrungen (120) Dichtungen (122) vorgesehen sind, welche beim Anziehen der Befestigungsmittel (28) dicht zwischen den Kopf (128) des betrachteten Befestigungsmittels (28) und dem Gehäusehauptkörper (30) eingespannt werden.

10. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Servokolben durch eine Stirnfläche des Ventilschiebers (60) gebildet ist, daß der zweite Servokolben (84) in einer Sackbohrung (80) des Ventilschiebers (60) untergebracht ist und daß diese Sackbohrung ständig mit der Hoch druck-Anschlußöffnung (P) des Ventils kommuniziert (82).

11. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilschieber (60) zwei Servokolben
(84a,84b) angeordnet sind, welche getrennt mit Druck beaufschlag bar sind und jeweils über eine Feder (150a, 1JpOb) in die ausgefahrene Stellung vorgespannt sind.

12. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinsätze (40,42) zumindest bei
einer (54) ihrer Steueröffnungen (54,56) mit Druckausgleichskerben (160,164) versehen sind.

13. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinsätze jeweils durch zwei Einsatzsegmente (154,156) gebildet sind und daß eines (154)

Einsatzsegmente (15^,156) mit axial vorspringenden Distanzabschnitten (15⁷O zur Vorgabe einer (54) der St euer öffnungen (54, 56) versehen ist.

14. Schieberventil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Druckausgleichskerben (160,164) verbleibenden Materialstege an ihrer innen liegenden freien Kante Abrundungen (162, 170) aufweisen.

15· Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinsätze (40,42) Kunststoffspritzteile sind.

Ιό. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis Ip, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusehauptkörper (30) ein Abschnitt eines metallischen Strangprofiles ist.

17· Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerbunde (66,68) des Ventilschiebers (60) jeweils zwei unter axialem Abstand angeordnete Dichtpackungen (70,72) aufweisen, deren axialer Abstand größer ist als die axiale Erstreckung der zugeordneten Steueröffnung.

18. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerbunde (66,68) des Ventilschiebers (60) Dichtpackungen tragen, welche jeweils einen Gleitdi-chtring (130) und einen diesen vorspannenden elastischen O-Ring (70,72) aufweisen.

¹ 19· Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 18 mit

einem Ventilgehäuse, das an seiner Auuenseite eine Anzahl von

Anschlußöffnungen und in seinem Innern eine Gehäusebohrung aufj

v/eist, mit in der Gehäusebohrung in Axialrichtung hintereinander angeordneten Ventileinsätzen, die gehäusefeste Steueröffnungen

|; ausbilden und eine zentrale Ventilbohrung umschließen, mit einem

" in der Ventilbohrung zwischen mindestens zwei Arbeitsstellungen

ff hin und her verschiebbaren Ventilschieber, der mit den Steuerte

f, öffnungen zusammenarbeitende Steuerbunde trägt, wobei zwischen

I Ventilschieber und Ventilbohrung Dichtringe vorgesehen sind, und

l· mit wenigstens einem fernbedienbaren Vorsteuerventil zum Betäti-

i gen des Venti] Schiebers, dadurch gekennzeichnet, daji die Dicht-

|: ringe auf den Steuerbunden des Ventilschiebers vorgesehen sind

§ und daß die Ventileinsätze in je zwei Einsatzhülsen (154,156)

fi geteilt sind, die vermittels axial vorspringender Distanzab-

I schnitte (168) zur Vorgabe einer (54) der Steueröffnungen (b4,

'S 56) im Abstand zueinander liegend aneinander gehalten sind und an

^ ihrem umlaufenden Rand radial verlaufende Druckausglcichskerben

If (160,164) mit dazwischen stehenbleibenden Materialstegen auf-

& weisen, die an ihren innenliegenden Kanten das Auflaufen der

ΐ Steuerbunde des Ventilschiebers (60) samt seiner Dichtringe er-

f| leichternde Abrundungen (162,170) tragen.

20. Schieberventil nach Anspruch 19, das zwei endseitige Stirnplatten besitzt, dadurch gekennzeichnet, da: zumindest in einer (34) der Stirnplatten (32,34) ein direkt in diese integriertes Entlüftungsventil (102,106) mit groiiem Abströmquerschnitt angeordnet ist, dessen Ventilkammer (100) über eine Öffnung (100)

in der Stirnplatte (34) mit der Venti!bohrung (58) des Ventileinsatzes (40) verbunden ist.

21. Schieberventil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (106) des Entlüftungsventils einen axial vorspringenden Abschnitt (104) aufweist, der mit dem Ventilsitz (102) zusammenarbeitet und am Rand mit einer flexiblen Dichtlippe (108) versehen ist, und daß die zum zugeordneten Servo-Kolben-Arbeitsraum führende Öffnung (110) mit dem axial zwischen dem Ventilkörper (106) und dem Ventilsitz (102) des Entlüftungsventils lxegenden Abschnitt der Entlüftungsventilkammer (100) in Verbindung steht.