DE3107012C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schieberventil für ein hydrau­ lisches Druckmittel, das einen in einer Längsbohrung eines Ventilgehäuses verschiebbaren, endseitig im Ventilgehäuse dichtend geführten Kolbenschieber mit einer umfangsseitigen Einschnürung und endseitig der Einschnürung liegenden umfangs­ seitigen Steuerkanten als Bestandteil von zapfenförmigen Län­ genabschnitten aufweist, wobei die Einschnürung zusammen mit dem benachbarten Längenabschnitt der Gehäuselängsbohrung ei­ nen kreisförmigen Überströmkanal für das Druckmittel von einer von drei axial zueinander versetzten radialen Gehäuse­ anschlußbohrungen zu einer der anderen Gehäuseanschlußboh­ rungen bildet, von denen die mittlere Gehäuseanschlußbohrung mit einem Verbraucher und die beiden anderen Gehäuseanschluß­ bohrungen mit einer Pumpe bzw. mit einem Tank verbunden sind, und wobei der Überströmkanal zwischen den jeweiligen Gehäuse­ anschlußbohrungen durch die zapfenförmigen Längenabschnitte im Zusammenwirken mit in Kammern eingebetteten Dichtringen sperrbar ist, von denen in der einen Endstellung des Kolbenschiebers ein einseitig des pumpenseitigen Steuerzapfens auf diesem gekammerter Dichtring den Überströmkanal zwi­ schen der mit der Pumpe verbundenen Gehäuseanschlußbohrung und der mit dem Verbraucher verbundenen Gehäuseanschlußboh­ rung sperrt, und ein im Ventilgehäuse gekammerter Dichtring zur Absperrung des Überströmkanals zwischen der mit dem Ver­ braucher verbundenen Gehäuseanschlußbohrung und der mit dem Tank verbundenen Gehäuseanschlußbohrung in der anderen Endstellung des Kolbenschiebers dient.

Bei der bekannten Ausführungsform eines solchen Schieberven­ tils, von dem die Erfindung ausgeht (US 29 06 492), münden nicht alle radialen Gehäuseanschlußbohrungen in umfangsseitig des Kolbenschiebers ausgebildeten Ringräumen. Folglich sind singuläre Beanspruchungen der Dichtringe durch das hydrau­ lische Druckmittel und daraus resultierender lokaler Ver­ schleiß, der die Dichtwirkung, die Standzeit und damit die Funktionssicherheit beeinträchtigt, nicht auszuschließen. Das gilt insbesondere, wenn als hydraulisches Druckmittel eine Öl-in-Wasser-Emulsion mit einem minimalen Ölanteil eingesetzt wird, wie es in bergbaulichen Untertagebetrieben bei der so­ genannten Wasserhydraulik üblich ist. Die Dichtringe liegen bei der bekannten Ausführungsform in umlaufenden nutenarti­ gen Kammern, die nicht so druckentlastend sind, daß die Dichtringe von dem Druck des strömenden hydraulischen Druck­ mittel in einer vorgegebenen Sollage in den zugeordneten Kam­ mern festgepreßt werden. Sie können sich daher unter Umstän­ den aus ihrer Kammer befreien, was die Standzeit und die Funktionssicherheit erheblich beeinträchtigt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schieberventil des eingangs beschriebenen Aufbaus, welches für eine Öl-in- Wasser-Emulsion mit minimalem Ölanteil eingesetzt werden soll, so weiter auszubilden, daß die Dichtringe mit hoher Funk­ tionssicherheit und geringem Verschleiß arbeiten.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß alle ra­ dialen Gehäuseanschlußbohrungen in umfangsseitig des gegen eine nachgiebige Rückstellkraft verschiebbaren Kolbenschie­ bers ausgebildeten Ringräumen münden, deren axiale Länge grö­ ßer als der Mündungsquerschnitt der zugehörigen Gehäuseanschlußboh­ rungen bemessen ist, daß der endseitig des pumpenseitigen Steuerzapfens gekammerte Dichtring durch eine Buchse und ei­ nen Anschlagring gegen einen Ringkragen des Kolbenschiebers festgelegt ist, daß der zwischen den zwei Ringräumen im Ven­ tilgehäuse gekammerte Dichtring durch eine Buchse gegen einen Absatz des Ventilgehäuses festgelegt ist und daß dadurch die den Dichtringen zugeordneten Kammern mit den Ringräumen geringen Druckes druckentlastet verbunden sind.

Kolbenschieber, die gegen eine nachgiebige Rückstell­ kraft verlagerbar sind, sind bei Schieberventilen grundsätz­ lich bekannt (DE 28 08 477 A1). Im übrigen sind Schieberventile mit den radialen Gehäuseanschlußbohrungen zugeordneten Ring­ räumen bekannt (DE-AS 12 42 068). Dabei ist es auch bekannt, die in entsprechenden Kammern eingebetteten Dichtringe durch vor­ gesetzte poröse Ringe festzuhalten, um eine gleichmäßige Last über den gesamten Umfang der Dichtungsringe zu erreichen und zu verhindern, daß die Dichtringe bei hohen Drücken freikom­ men.

Im Rahmen der Erfindung liegt es, die Steuerkanten der Steuerzapfen oder der Überströmkanäle gerundet auszuführen, was ebenfalls an sich bekannt ist.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß die Dicht­ ringe in ihren Kammern sicher festgehalten werden und bei ge­ ringem Verschleiß funktionssicher arbeiten. Durch die erfin­ dungsgemäßen Maßnahmen ist dafür Sorge getragen, daß die im Bereich der Überströmkanäle zwischen zwei benachbarten Ring­ räumen wirksamen Dichtringe auf dem gesamten Umfang bean­ sprucht werden. Dadurch haben das beim Übersteuern der Dicht­ ringe zwangsläufig auftretende Druckgefälle und die dadurch bedingte hohe Strömungsgeschwindigkeit auch keine nachteili­ gen Auswirkungen auf die Dichtringe. Die Gestaltung der Über­ strömkanäle schafft ausreichend große Durchflußquerschnitte. Damit ist das Schieberventil sowohl für große als auch für kleine Volumenströme geeignet. Da die Kammergründe mit dem in Richtung des Druckgefälles jeweils den niedrigeren Druck aufweisenden Ringraum verbunden sind, werden die Dichtringe beim Übersteuern und beim Vorbeiströmen des Druckmittels in die Dichtringkammern hineingepreßt und können folglich nicht aus ihrer Lage herausgerissen werden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im vertikalen Längsschnitt ein schematisiert gehalte­ nes 4/3-Wegeventil in einer ersten Betriebsstellung und

Fig. 2 das 4/3-Wegeventil der Fig. 1 in einer weiteren Be­ triebsstellung.

Das in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte 4/3-Wegeventil 1 um­ faßt ein Ventilgehäuse 2 mit zwei parallel zueinander verlau­ fenden Längsbohrungen 3, 4. Die Längsbohrungen 3, 4 werden von Kolbenschiebern 5, 6 in identischer Ausbildung in Längs­ richtung durchsetzt. Die Kolbenschieber 5, 6 sind endseitig des Ventilgehäuses 2 geführt und hier durch gekammerte Dicht­ ringe 7 gegenüber dem Ventilgehäuse 2 abgedichtet.

Jeder Kolbenschieber 5, 6 weist zwei endseitige Steuerzapfen 8, 9 bzw. 10, 11 auf, die jeweils durch einen eingeschnürten Längenabschnitt 12, 13 miteinander verbunden sind. Die Steuer­ zapfen 9, 11 sind glatt ausgebildet und besitzen benachbart zur Einschnürung 12, 13 eine gerundete Steuerkante 14. Die Steuerzapfen 8, 10 weisen jeweils eine langgestreckte Buchse 15 mit Ringkragen 16 auf, die zusammen mit einem Anschlagring 17 einen Dichtring 18 gegen einen Ringkragen 19 der Kolben­ schieber 5, 6 festlegen. Die Stirnseite der Buchse 15 ist ko­ nisch ausgenommen, so daß eine Kammer 20 gebildet wird, deren Mündung kleiner ist als der Durchmesser des Dichtrings 18. Durch diese Ausbildung wird der Dichtring 18 unter Spannung gehalten und ein fester Dichtringsitz im drucklosen Zustand gewährleistet.

Die Ringkragen 16 der Buchsen 15 dienen zur Anlage von Schraubendruckfedern 21, die sich mit ihren anderen Enden an den Stirnwänden von Ringräumen 22, 23 abstützen, welche um­ fangsseitig der Steuerzapfen 10, 8 ausgebildet sind. In den Ringraum 22 mündet eine radiale Gehäuseanschlußbohrung 24, welche an eine Pumpe P angeschlossen ist. Die Ringräume 22, 23 sind über eine Querbohrung 25 im Ventilgehäuse 2 mitein­ ander verbunden.

Im mittleren Längenbereich des Ventilgehäuses 2 sind in axia­ ler Versetzung zu der pumpenseitigen Gehäuseanschlußbohrung 24 zwei weitere radiale Gehäuseanschlußbohrungen 26, 27 auf gegenüberliegenden Seiten vorgesehen, welche zu zwei Verbrau­ chern V und V ₁ führen. Auch die Gehäuseanschlußbohrungen 26, 27 münden in Ringräume 28, 29 umfangsseitig der Kolbenschie­ ber 5, 6.

In weiterer axialer Versetzung zu den Gehäuseanschlußboh­ rungen 24, 26, 27 ist eine radiale Gehäuseanschlußbohrung 30 vorgesehen, die zu einem Tank T führt. Die Gehäuseanschluß­ bohrung 30 mündet in einem umfangsseitig des Kolbenschieber­ zapfens 11 ausgebildeten Ringraum 31. Der Ringraum 31 ist im Inneren einer Buchse 32 ausgebildet, welche über einen Quer­ kanal 33 mit einer Buchse 34 verbunden ist, die einen den Steuerzapfen 9 des Kolbenschiebers 5 umgebenden Ringraums 35 begrenzt.

Mit Hilfe der Buchsen 32, 34 werden Dichtringe 36 in Kammern 37 eingespannt. Die Kammern 37 haben einen V-förmigen oder rechteckigen Querschnitt. Die Kammergründe sind durch um­ fangsseitig der Buchsen 32, 34 ausgebildete Spalte 38 fluid­ leitend mit den Ringräumen 31, 35 verbunden.

Die Fig. 1 zeigt eine Stellung des 4/3-Wegeventils 1, bei welcher der Kolbenschieber 6 gegen die Rückstellkraft der Schraubendruckfeder 21 in eine Stellung verlagert worden ist, in welcher die Pumpe P über einen Überströmkanal 39 zwischen der Einschnürung 13 und der Längsbohrung 4 mit dem Verbrau­ cher V ₁ verbunden ist, wohingegen der Kolbenschieber 5 eine Stellung einnimmt, in welcher der Verbraucher V über einen Überströmkanal 40 zwischen der Einschnürung 12 und der Längs­ bohrung 3, den Ringraum 35, den Querkanal 33, den Ringraum 31 und die Gehäuseanschlußbohrung 30 mit dem Tank T verbunden ist.

Die Fig. 2 zeigt das 4/3-Wegeventil 1 in einer Mittelstel­ lung, in welcher die Verbindung der Pumpe P mit dem Verbrau­ cher V ₁ und dem Tank T gerade hergestellt wird. Es ist zu er­ kennen, daß der Steuerzapfen 8 des Kolbenschiebers 5 soeben aus der Längsbohrung 3 zwischen den Ringräumen 23 und 28 her­ ausgleitet. Das im Ringraum 23 anstehende Druckmittel verur­ sacht ein Druckgefälle, wodurch der Dichtring 18 aufgrund der fluidleitenden Verbindung zwischen dem Anschlagring 17 und dem Ringkragen 19 in die Kammer 20 hineingepreßt wird.

Bezüglich des Kolbenschiebers 6 ist zu erkennen, daß dessen Steuerzapfen 11 gerade die Längsbohrung 4 zwischen dem Ring­ raum 29 und dem Ringraum 31 verläßt. Der höhere Druck im Ringraum 29 erzeugt ebenfalls ein Druckgefälle zum Ringraum 31 hin, so daß der Dichtring 36 infolge des Spalts 38 um­ fangsseitig der Buchse 32 in die Kammer 37 hineingepreßt wird.

Claims (2)

1. Schieberventil für ein hydraulisches Druckmittel, welches einen in einer Längsbohrung eines Ventilgehäuses verschieb­ baren, endseitig im Ventilgehäuse dichtend geführten Kolben­ schiebers mit einer umfangsseitigen Einschnürung und endseitig der Einschnürung liegenden umfangsseitigen Steuerkanten als Bestandteil von zapfenförmigen Längenabschnitten aufweist, wo­ bei die Einschnürung zusammen mit dem benachbarten Längenab­ schnitt der Gehäuselängsbohrung einen kreisringförmigen Über­ strömkanal für das Druckmittel von einer von drei axial zu­ einander versetzten radialen Gehäuseanschlußbohrungen zu ei­ ner der anderen Gehäuseanschlußbohrungen bildet, von denen die mittlere Gehäuseanschlußbohrung mit einem Verbraucher und die beiden anderen Gehäuseanschlußbohrungen mit einer Pumpe bzw. mit einem Tank verbunden sind, und wobei der Überström­ kanal zwischen den jeweiligen Gehäuseanschlußbohrungen durch die zapfenförmigen Längenabschnitte im Zusammenwirken mit in Kammern eingebetteten Dichtringen sperrbar ist, von denen in der einen Endstellung des Kolbenschiebers ein endseitig des pumpenseitigen Steuerzapfens auf diesem gekammerter Dicht­ ring den Überströmkanal zwischen der mit der Pumpe verbun­ denen Gehäuseanschlußbohrung und der mit dem Verbraucher ver­ bundenen Gehäuseanschlußbohrung sperrt, und ein im Ventilge­ häuse gekammerten Dichtring zur Absperrung des Überströmka­ nals zwischen der mit dem Verbraucher verbundenen Gehäusean­ schlußbohrung und der mit dem Tank verbundenen Gehäusean­ schlußbohrung in der anderen Endstellung des Kolbenschiebers dient, dadurch gekennzeich­ net, daß alle radialen Gehäuseanschlußbohrungen (24, 26, 27, 30) in umfangsseitig des gegen eine nachgiebige Rückstellkraft (21) verschiebbaren Kolbenschiebers (5, 6) aus­ gebildeten Ringräumen (23, 22; 28, 29; 35, 31) münden, deren axiale Länge größer als der Mündungsquerschnitt der zugehörigen Gehäuse­ anschlußbohrungen (24, 26, 27, 30) bemessen ist, daß der end­ seitig des pumpenseitigen Steuerzapfens (8) gekammerte Dicht­ ring (18) durch eine Buchse (15) und einen Anschlagring (17) gegen einen Ringkragen (19) des Kolbenschiebers (5, 6) fest­ gelegt ist, daß der zwischen den zwei Ringräumen (28, 35; 29, 31) im Ventilgehäuse (2) gekammerte Dichtring (36) durch eine Buchse (34, 32) gegen einen Absatz des Ventilgehäuses (2) festgelegt ist und daß dadurch die den Dichtringen (18, 36) zugeordneten Kammern (20 bzw. 37) mit den Ringräumen (28, 29; 31, 35) geringen Druckes druckentlastend verbunden sind.

2. Schieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkanten (14) der Steuerzapfen (9, 11) oder der Überströmkanäle (39, 49) gerundet sind.