DE3526581C2 - Wechselventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wechselventil für Hydraulik­ systeme, insbesondere hydraulisches "Oder"-Glied mit einem mindestens drei Anschlüsse aufweisenden Gehäuse mit axialer und radialer Innenbohrung und einem darin verschieblich angeordneten Ventilkolben, der je nach Stellung einen der axial zueinander angeordneten Anschlüsse verschließend ausgebildet ist.

Als hydraulisches "Oder"-Glied wirken derartige Wechselventile, wobei sie zum Abgreifen von Drücken bei wechselnden Druckseiten oder sich häufig wechselnden Fließ­ richtungen eingesetzt werden. Im eigentlichen Sinn handelt es sich bei derartigen Wechselventilen um ein Rückschlag­ ventil mit zwei Ventilsitzen und drei Anschlüssen, wobei innen ein Ventilkolben fliegend zwischen den zwei Ventil­ sitzen angeordnet ist (DE 84 27 095 U1). Die bekannten Wechselventile, die wie erläutert als Sitzventile ausgeführt sind, sind in der Konstruktion sehr aufwendig, wobei darüber hinaus durch die häufigen Richtungswechsel Abdichtungsprobleme an den Ventilsitzen entstehen können. Um den Ventilkolben im Ge­ häuse entsprechend unterzubringen, ist eine Vielzahl von Einzelteilen notwendig, die die Montage und ggf. auch De­ montage erheblich erschweren. Problem bei der aufwendigen Montage ist darüber hinaus, daß eine große Sorgfalt benötigt wird, um die Funktionstüchtigkeit des Wechselventils sicher­ zustellen. Darüber hinaus müssen die Ventilsitze und die kegelförmigen Enden des Ventilkolbens entsprechend genau bearbeitet werden, um einen möglichst dichten Sitz des Ventilkolbens in der jeweiligen Stellung zu gewährleisten. All dies stellt eine erhebliche Kostenbelastung dar. Aus der DE-Gm 71 00 462 ist ein handbetätigtes Pneumatikventil bekannt, das über einen Ventilkolben verfügt, der mit gegeneinander dichten Sackbohrungen ausgerüstet ist, die zum Innenraum hin durch Radialbohrungen verbunden sind. Der Kolben ist beidseitig durch Dichtungen abgedichtet. Bei diesem bekannten pneumatischen Ventil ist es von Nachteil, daß eine Handbetätigung erforderlich ist und Lösungen für einen quasi automatischen vom jeweiligen Druck abhängigen Betrieb nicht die Rede sein kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schnellschaltendes, im Aufbau einfaches Wechselventil zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der in der axialen Innenbohrung begrenzt verschieblich angeordnete Ventilkolben innen im Bereich der Kolbenmitte endende, gegeneinander dichte Sackbohrungen mit die Ver­ bindung zur radialen Innenbohrung bewirkenden Radialboh­ rungen aufweist, und daß dem Ventilkolben beidseitig der radialen Innenbohrung sitzende Kolben-O-Ring-Dichtungen zugeordnet sind.

Ein derartiges Wechselventil ist erstmals ohne die aufwendigen Ventilsitze herstell- und verwendbar. Die Ver­ wendung der Kolben-O-Ring-Dichtung erleichtert den Aufbau und sichert die Wirkungsweise eines derartigen Wechselven­ tils. Die Abdichtung ist als solche an den Rand des Ventil­ kolbens gelegt, wo sie einfach zu bewerkstelligen ist und den Betrieb und die Wirkungsweise des Wechselventils nicht behindern kann. Vorteilhaft ist darüber hinaus, daß so ein in die jeweils gesperrte Richtung dichtes Wechselventil geschaffen ist. Zwar ist der Ventilkolben im Aufbau etwas komplizierter als die bisher bekannten Ventilkolben inso­ fern, als eine Sackbohrung und rechtwinklig dazu angeordnete Radialbohrungen notwendig sind, doch kann auf diese Art und Weise vorteilhaft ein gleichmäßiger und großer Durch­ fluß des jeweiligen Mediums gesichert werden.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist die axiale Innenbohrung im Gehäuse als durchgehende Gewinde­ bohrung ausgebildet und sind die zugeordneten Anschlüsse als drehbare Steckanschlüsse mit Außengewinde ausgebildet. Diese Ausbildung erleichtert die Montage des Wechselventils insofern, als der Ventilkolben nunmehr einfach und ohne großen Aufwand zusammen mit den drehbaren Steckanschlüssen eingebracht werden kann. Durch die Verwendung der Innenboh­ rung und andererseits der drehbaren Steckanschlüsse, die vorteilhaft in Serie herstellbar sind, ist ein immer genauer Sitz des Ventilkolbens gesichert und damit eine vollständige identische Wirkungsweise auch in großen Serien hergestellter Wechselventile. Dabei können für beide Seiten die gleichen Steckanschlüsse verwendet werden, so daß die Lagerhaltung von Ersatzteilen wesentlich reduziert wird. Vorteilhaft ist dabei aber insbesondere der immer gleiche und sichere Sitz des Ventilkolbens.

Das Medium wird in vorteilhafter Weise innerhalb des Wechselventils geführt, indem die radiale Innenbohrung bis in die als Gewindebohrung ausgebildete axiale Innenboh­ rung hineinreichend ausgebildet ist. Dabei sind die dreh­ baren Steckanschlüsse jeweils so angeordnet und ausgebildet, daß zwischen ihren Enden ein Abstand verbleibt, so daß das Druckmedium aus den Radialbohrungen des Ventilkolbens gleich in die radiale Innenbohrung eingeschleust wird. Es erfolgt somit lediglich die Umlenkung einmal um 90°, wobei weitere Hindernisse in Form von Einbauten des Wechsel­ ventils dem Druckmedium nicht entgegenstehen. Ein gleich­ förmiger Druckmittelfluß ist somit gesichert.

Ein vorteilhaft sicherer Sitz des Ventilkolbens und eine vorteilhafte Montage ist gegeben, da nach einer zweck­ mäßigen Ausbildung der Erfindung die Bohrung in den dreh­ baren Steckanschlüssen am dem Steckanschluß gegenüberliegen­ den Ende eine dem Ventilkolben angepaßte Erweiterungsboh­ rung und endseitig eine den O-Ring der Kolben-O-Ring-Dich­ tung aufnehmende Nut aufweist. Der Ventilkolben überfährt somit innerhalb des drehbaren Steckanschlusses die O-Ring- Dichtung, so daß die schon weiter oben erwähnte sichere Abdichtung gewährleistet ist. Darüber hinaus ist eine ein­ fachere und übersichtliche Anordnung des Ventilkolbens innerhalb des Wechselventils geschaffen, was letztlich sogar von außerhalb des Ventils überprüft werden kann, da der Ventilkolben in den drehbaren Steckanschluß einge­ setzt in das Gehäuse eingeschraubt werden kann. Auch kann die notwendige Überprüfung auf diese Art und Weise wesent­ lich leichter vorgenommen werden, da der genaue Sitz des Ventils innerhalb der Steckanschlüsse außerhalb des Ventils vorab überprüft werden kann.

Ein genauer Sitz der beiden drehbaren Steckanschlüsse im Gehäuse, insbesondere zur Verhinderung eines zu weiten Einschraubens der Steckanschlüsse ist gegeben, indem er­ findungsgemäß die drehbaren Steckanschlüsse eine Sicherungs­ kante aufweisen, die einen der Bohrung im Steckanschluß entsprechenden Abstand zwischen den dem Steckanschluß gegen­ überliegenden Enden sichernd angeordnet sind. Damit können die jeweiligen Steckanschlüsse jeweils nur bis zum opti­ malen Sitz eingeschraubt werden, was gleichzeitig auch eine optimierte Montagesicherung und -überprüfung ergibt.

Zur Abdichtung der drehbaren Steckanschlüsse ist er­ findungsgemäß vorgesehen, daß der Sicherungskante ein mit einem ringförmigen Rücksprung im Gehäuse korrespondierender und einen O-Ring aufnehmender Nutring vorgelagert ist, in dem ein entsprechend groß be­ messener O-Ring angeordnet wird. Eine Verformung dieses dichtenden O-Rings ist durch die Sicherungskante nicht möglich, wodurch ein optimal sicherer Sitz einerseits und andererseits eine vorteilhafte Abdichtung vorteilhaft zwangsweise vorgegeben sind.

Derartige Wechselventile werden insbesondere im unter­ tägigen Bergbau wie erwähnt im Rahmen von dort gebräuch­ lichen Hydrauliksystemen eingesetzt. Dabei sind sie, zumal sie in der Regel außerhalb der hydraulischen Arbeitsstempel angeordnet sind, erheblichen Beanspruchungen ausgesetzt. Diese können in vorteilhafter Form übernommen und ausge­ glichen werden, da nach einer weiteren Ausbildung das Ge­ häuse als die radiale Innenbohrung mit Steckanschluß sowie die rechtwinklig dazu verlaufende axiale Innenbohrung mit Gewindebohrung aufnehmender Block ausgebildet ist. In diesen stabilen Block werden die notwendigen Innenbohrungen und der eine Steckanschluß eingebracht, während für die beiden anderen benötigten Steckanschlüsse die serienmäßig herge­ stellten drehbaren Steckanschlüsse vorbereitet verwendet werden können. Der Herstellungsaufwand derartiger Wechsel­ ventile wird damit wesentlich verringert.

Um das Einführen des Ventilkolbens in die drehbaren Steckanschlüsse zu erleichtern und andererseits eine früh­ zeitige Verletzung des dichtenden O-Rings zu verhindern, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Ventilkolben endseitig abgeschrägt ausgebildet ist. Diese den oberen Rand entschärfenden Schrägen verhindern eine frühzeitige Verletzung des O-Ringes vorteilhaft, ohne daß die übrige Wirkungsweise des Ventilkolbens ansonsten dadurch beein­ trächtigt würde.

Zur Optimierung des Durchflusses des Druckmediums durch das Wechselventil ist vorgesehen, daß die Radialboh­ rungen im Ventilkolben insgesamt der Bohrung im drehbaren Steckanschluß entsprechend bemessen sind. Damit ist ein Stau innerhalb des Wechselventils verhindert, da das zu­ fließende Druckmedium gleichförmig durch das Innere des Wechselventils hindurchgeleitet und in die Abflußleitung übergeben wird.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß ein im Aufbau einfaches und gerade aufgrund der Aus­ bildung die Funktion begünstigendes Wechselventil geschaffen ist, das darüber hinaus einfach montiert und demontiert werden kann. Aufgrund seiner einfachen und stabilen Aus­ führung ist es insbesondere für den Einsatz im untertägigen Bergbau geeignet, wo an derartige Funktionsteile erhebliche Anforderungen gestellt werden. Darüber hinaus ist ein Wechselventil vorgegeben, das vorteilhaft in die jeweils nicht benötigte Richtung abdichtet und schnell und sicher aus der Abdichtstellung in die Fließstellung gebracht werden kann. Unabhängig von der jeweiligen Stellung ist dabei die Dichtung immer gegeben, unabhängig davon, ob die je­ weilige Endstellung erreicht ist oder eine der Zwischen­ stellungen.

Weitere Einzelheiten des Erfindungsgegen­ standes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausfüh­ rungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 ein Wechselventil in Seitenansicht, teilweise im Schnitt.

Bei dem in Fig. 1 wiedergegebenen Wechselventil 1 handelt es sich um ein für den Einsatz im untertägigen Bergbau vorgesehenes Ventil, das entweder einen Druckmittel­ strom in Richtung der ausgezogen gezeichneten Pfeile oder gestrichelt wiedergegebenen Pfeile ermöglicht.

Das Wechselventil 1 verfügt über ein stabiles Gehäuse 2 in Form des Blockes 3. In diesem Block 3 ist lediglich die radiale Innenbohrung 5 mit Anschluß 4 sowie die axiale Innenbohrung 8 für die Anschlüsse 6 und 7 eingebracht. Dabei sind alle Anschlüsse 4, 6, 7 als Steckanschluß 9 bzw. 10 ausgebildet. Die Steckanschlüsse 10, 10′ sind aller­ dings drehbar ausgebildete Steckanschlüsse mit einem Außen­ gewinde 11, das der als Gewindebohrung 13 ausgebildeten axialen Innenbohrung 8 entsprechend bemessen ist.

Die einzelnen Steckanschlüsse 10 können über die Gewin­ deausbildung somit in das Gehäuse 2 eingeschraubt werden. Zur Erleichterung des Einschraubens sind ihnen Drehköpfe 12 zugeordnet.

Innerhalb der beiden drehbaren Steckanschlüsse 10, 10′ ist ein Ventilkolben 15 beschränkt beweglich unterge­ bracht. Dieser Ventilkolben 15 verfügt über in der Kolben­ mitte 14 nicht zusammenstoßende gegeneinander gerichtete Sackbohrungen 16, 17. Im Bereich der Kolbenmitte 14 sind rechtwinklig zu den Sackbohrungen 16, 17 eine ganze Anzahl von Radialbohrungen 18, 19 vorgesehen.

Die Radialbohrungen 18, 19 sind so bemessen bzw. in einer solchen Anzahl vorgesehen, daß sie etwa der Bohrung 24 innerhalb der Steckanschlüsse 10 entsprechen.

Nach außen hin ist der Ventilkolben 15 durch Kolben-O-Ring-Dichtungen (20) mit Nut 21 und O-Ring 22 abgedichtet. Die den O-Ring 22 auf­ nehmende Nut 21 ist jeweils im Bereich des Endes 27 bzw. 28 des drehbaren Steckanschlusses 10 eingestochen und so bemessen, daß ein entsprechender O-Ring 22 sicher und ab­ dichtend darin untergebracht werden kann. Die Erläuterung zeigt, daß die Montage deshalb erleichtert ist, weil sowohl die Nut wie der O-Ring im Endbereich der drehbaren Steckan­ schlüsse 10 vorgesehen sind, also leicht erreichbar. Die Enden bzw. Endkanten 23 sind abgeschrägt, um beim Einführen des Ventilkolbens 15 in die ihn aufnehmenden Erweiterungs­ bohrungen 25 innerhalb des Steckanschlusses 10 eine Ver­ letzung des O-Ringes 22 sicher zu verhindern.

Die Form und Bemessung der Erweiterungsbohrung 25 innerhalb des drehbaren Steckanschlusses 10, 10′ ist gleich­ zeitig die Wegbegrenzung für den hin- und herschiebbar angeordneten Ventilkolben 15. Dabei überfahren die im Be­ reich der Kolbenmitte angeordneten Radialbohrungen 18, 19 jeweils den dichtenden O-Ring 22 und ermöglichen so einmal den Durchfluß des Druckmediums aus Richtung Anschluß 6 oder aus Richtung Anschluß 7.

Fig. 1 verdeutlicht, daß die drehbaren Steckanschlüsse 10, 10′ jeweils nur so weit in das Gehäuse 2 eingeschraubt sind, daß ein Spalt zwischen beiden Enden 27, 28 verbleibt. Dieser genaue Sitz, der gleichzeitig auch eine Kontrolle für den genauen Sitz des Ventilkolbens 15 darstellt, wird durch die Sicherungskante 26 bewerkstelligt, die ein wei­ teres Einschrauben des drehbaren Steckanschlusses 10, 10′ sicher unterbindet.

Gleichzeitig bildet die Sicherungskante 26 auch eine Sicherung für den eingebrachten zusätzlichen O-Ring 31 dar, der innerhalb des im Gehäuse 2 eingebrachten Rück­ sprunges 29 und des Nutringes 30 im drehbaren Steckanschluß 10 angeordnet ist. Ein unbeabsichtigtes Zusammenquetschen dieses O-Ringes 31 ist dabei wie aus der Fig. 1 ersichtlich durch die Sicherungskante 26 sicher verhindert.

Claims (9)

1. Wechselventil für Hydrauliksysteme, insbesondere hydraulisches "Oder"-Glied, mit einem mindestens drei An­ schlüsse aufweisenden Gehäuse mit axialer und radialer Innenbohrung und einem darin verschieblich angeordneten Ventilkolben, der je nach Stellung einen der axial zuein­ ander angeordneten Anschlüsse verschließend ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der in der axialen Innenbohrung (8) begrenzt verschieb­ lich angeordnete Ventilkolben (15) innen im Bereich der Kolbenmitte (14) endende, gegeneinander dichte Sackbohrungen (16, 17) mit die Verbindung zur radialen Innenbohrung (5) bewirkenden Radialbohrungen (18, 19) aufweist, und daß dem Ventilkolben beidseitig der radialen Innenbohrung sitzende Kolben-O-Ring-Dichtungen (20) zugeordnet sind.

2. Wechselventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Innenbohrung (8) im Gehäuse (2) als durch­ gehende Gewindebohrung (13) ausgebildet ist, und daß die zugeordneten Anschlüsse (6, 7) als drehbare Steckanschlüsse (10, 10′) mit Außengewinde (11) ausgebildet sind.

3. Wechselventil nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Innenbohrung (5) bis in die als Gewinde­ bohrung ausgebildete axiale Innenbohrung (8) hineinreichend ausgebildet ist.

4. Wechselventil nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bohrung (24) in den drehbaren Steckanschlüssen (10) am dem Steckanschluß gegenüberliegenden Ende (27, 28) eine dem Ventilkolben (15) angepaßte Erweiterungsbohrung (25) und endseitig eine den O-Ring (22) der Kolben-O-Ring- Dichtung (20) aufnehmende Nut (21) aufweist.

5. Wechselventil nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbaren Steckanschlüsse (10) eine Sicherungskante (26) aufweisen, die einen der Bohrung (24) im Steckanschluß in etwa entsprechenden Abstand zwischen den dem Steckan­ schluß gegenüberliegenden Enden (27, 28) sichernd angeordnet ist.

6. Wechselventil nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 sowie Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherungskante (26) ein mit einem ringförmigen Rücksprung (29) im Gehäuse (2) korrespondierender und einen O-Ring (31) aufnehmender Nutring (30) vorgelagert ist.

7. Wechselventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) als die radiale Innenbohrung (5) mit Steckanschluß (9) sowie die rechtwinklig dazu verlaufende axiale Innenbohrung (8) mit Gewindebohrung (13) aufnehmender Block (3) ausgebildet ist.

8. Wechselventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (15) endseitig abgeschrägt ausgebildet ist.

9. Wechselventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialbohrungen (18, 19) im Ventilkolben (15) insge­ samt der Bohrung (24) im drehbaren Steckanschluß (10, 10′) ent­ sprechend bemessen sind.