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Title:
SLIDE VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/036101
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a slide valve (1) comprising a valve slide (4) that is guided inside a bush (5) in an axially displaceable manner. The valve slide (4) enables the flow of pressure medium from a pressure connection (P) to at least one working connection (A) to be blocked. In order to compensate pressure, highly pressurized pressure medium can be conducted between the bush (5) and the valve slide (4) in an area in which high pressure is applied outside of the bush (5).

Inventors:
OTTER WALTER (DE)
SPAHN WOLFGANG (DE)
Application Number:
PCT/DE2002/003867
Publication Date:
May 01, 2003
Filing Date:
October 14, 2002
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH REXROTH AG (DE)
OTTER WALTER (DE)
SPAHN WOLFGANG (DE)
International Classes:
F15B13/04; F16K39/04; (IPC1-7): F15B13/04
Foreign References:
DE3528781A11987-02-19
US5255705A1993-10-26
EP0344122A11989-11-29
DE19932139A12001-01-11
US6076552A2000-06-20
DE19932139A12001-01-11
Attorney, Agent or Firm:
Kronthaler, Wolfgang N. (Steinsdorfstrasse 5, München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Schieberventil (1) mit einem in einer Buchse (5) axial verschieblich geführten Ventilschieber (4), über den ein Druckmittelstrom von einem Druckan schluß (P) zu wenigstens einem Arbeitsanschluß (A) sperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Bereich, in dem außerhalb der Buchse (5) ein Hochdruck anliegt, zum Druckausgleich unter Hochdruck stehendes Druckmittel zwischen die Buchse (5) und den Ventilschieber (4) führbar ist.
2. Schieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (5) mit wenigstens einem im wesentli chen radial verlaufenden Durchbruch (17) ausgebildet ist, der mit dem Druckanschluß (P) verbunden ist.
3. Schieberventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Buchse (5) und dem Ventilschieber (4) eine Aussparung (18) gebildet ist, in welche der Durchbruch (17) mündet.
4. Schieberventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (17) von einem zwischen einem Ge häuseteil (7) und der Buchse (5) begrenzten Ringraum (22) zu der Aussparung (18) führt.
5. Schieberventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (18) ringraumartig ausgebildet ist und über wenigstens eine radiale Ausnehmung (16) des Gehäuseteiles (7) mit dem Druckanschluß (P) ver bunden ist.
6. Schieberventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ringraumartige Aussparung (18) durch eine Ausnehmung an dem Ventilschieber (4) und/oder der Buchse (5) gebildet ist.
7. Schieberventil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Ringraumes (22) ein die Buchse (5) und das Gehäuseteil (7) in axialer Richtung zu einander fixierendes drahtartiges Klemmelement (19) angeordnet ist.
8. Schieberventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Ende (21) des drahtartigen Klemm elementes (19) in den Durchbruch (17) eingebogen ist.
Description:
Schieberventil Die Erfindung betrifft ein Schieberventil gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher defi- nierten Art.

Aus der DE 199 32 139 AI ist ein hydraulisches 3/2-Wege-Sitzventil bekannt, das in Patronenbauweise ausgeführt ist. Das Ventil ist mit einer elektromagne- tischen Betätigungseinrichtung und einem patronenarti- gen Ventilgehäuse ausgebildet. Das Ventilgehäuse ist mit einer zentrischen Axialbohrung versehen, die zu einem Fluidanschluß axial offen und mit weiteren Fluid- anschlüssen über Radialbohrungen im Ventilgehäuse flui- disch verbunden ist.

In das Ventilgehäuse ist eine Buchse eingesetzt, welche an ihrem der elektromagnetischen Betätigungsein- heit abgewandten Ende mit zwei zu den Fluidanschlüssen führenden Radialbohrungssternen ausgebildet ist. Die Buchse ist in dem Ventilgehäuse mit Spiel eingesetzt, so daß sie begrenzt axial verschiebbar ist. Durch ein drahtartiges Klemmelement ist sie bereits vor der Mon- tage in einem Ventilblock unverlierbar an dem Ventilge- häuse gehalten.

Die Radialbohrungen der beiden Radialbohrungsster- ne werden in Abhängigkeit der axialen Position eines Ventilschiebers, welcher durch die elektromagnetische Betätigungseinrichtung gegen die Kraft einer Rückstell-

feder bewegbar ist, von diesem wenigstens teilweise freigegeben oder gesperrt, so daß eine Verbindung von dem als Druckanschluß dienenden axialen Fluidanschluß zu einem als Arbeitsanschluß dienenden radialen Fluid- anschluß freigegeben oder gesperrt ist.

Hierbei ist jedoch nachteilig, daß bei freigegebe- ner Verbindung zwischen dem Druckanschluß und dem Ar- beitsanschluß auf die Buchse Hochdruck seitens des Druckanschlusses einwirkt, wodurch die Buchse derart verformt wird, daß eine axiale Bewegung des Ventil- schiebers in der Buchse aufgrund erhöhter Reibkräfte erschwert wird. Die dabei entstehenden Reibkräfte kön- nen sogar ein Klemmen des Ventilschiebers in der Buchse verursachen, wodurch die Funktion des Schieberventiles stark beeinträchtigt wird und unter Umständen sogar ein Totalausfall des Schieberventiles eintreten kann.

Um die erhöhten Reibkräfte zu kompensieren, ist es denkbar, die an dem Ventilschieber angreifenden Stell- kräfte zu erhöhen. Damit einher gehen jedoch eine grö- ßere Dimensionierung des Aktuators und auch erhöhte Belastungen des Ventilschiebers.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schieberventil zur Verfügung zu stellen, bei dem Defor- mationen des Ventilschiebers infolge der anliegenden Drücke vermieden werden und bei dem die Stellkräfte zum Schalten des Schieberventiles gering sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Schieberventil mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Dadurch, daß bei dem Schieberventil nach der Er- findung zwischen die Buchse und den Ventilschieber un- ter Hochdruck stehendes bzw. von dem jeweiligen Druck- anschluß kommendes Druckmittel führbar ist, ist die Buchse wenigstens annähernd druckausgeglichen, so daß eine Verformung der Buchse durch das unter Hochdruck zugeführte Druckmittel vermieden und eine Reibkraft zwischen dem Ventilschieber und der Buchse reduziert wird, wodurch ein wirksamer Klemmschutz gegeben ist.

Daraus ergibt sich weiter der Vorteil, daß eine Schieberbewegung mit niedrigen an dem Ventilschieber angreifenden Stellkräften durchführbar ist, so daß der hierfür vorgesehene Aktuator entsprechend klein dimen- sioniert werden kann.

In einer kostengünstigen Ausführung des Schieber- ventiles nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Buchse mit wenigstens einem im wesentlichen radial ver- laufenden Durchbruch, z. B. in Form einer Bohrung, ver- sehen ist, welcher mit dem Druckanschluß, d. h. dem Fluidanschluß mit höherem anliegenden Druck, verbunden ist. Über einen solchen Durchbruch kann Druckmittel auf einfache Art und Weise zwischen den Ventilschieber und die Buchse geführt werden.

Um eine gleichmäßige Verteilung des Druckmittels zwischen dem Ventilschieber und der Buchse und damit

den Aufbau eines gleichmäßigen Druckfeldes zu errei- chen, ist es in einer weiteren vorteilhaften Ausgestal- tung des Schieberventiles vorgesehen, zwischen dem Ven- tilschieber und der Buchse eine ringraumartige Ausspa- rung auszubilden, in welchen der Durchbruch mündet. Die ringraumartige Aussparung kann dabei durch eine Ausneh- mung an dem Ventilschieber und/oder der Buchse gebildet sein und ist zweckmäßig derart dimensioniert, daß bei einem radial außerhalb der Buchse anliegenden Hochdruck ein Druckausgleichsraum radial innerhalb der Buchse in einem Bereich zwischen der Buchse und dem Ventilschie- ber geschaffen wird, mittels dem eine Verformung der Buchse im Betrieb vermieden wird.

Der von der ringraumartigen Aussparung zwischen dem Ventilschieber und der Buchse durch letztere füh- rende Durchbruch mündet bei einer vorteilhaften Ausfüh- rung des erfindungsgemäßen Schieberventiles in einen radial außerhalb der Buchse verlaufenden Ringraum, wel- cher mit dem unter Hochdruck stehendes Druckmittel her- beiführenden Fluidanschluß verbunden ist und gleichzei- tig einen Aufnahmeraum für ein drahtartiges Klemmele- ment darstellt, welches die Buchse und das sie umgeben- de Gehäuseteil in axialer Richtung zueinander fixiert.

Da ein solches drahtartiges Klemmelement mit einem Ende üblicherweise zu seiner Halterung in eine radial verlaufende Bohrung eingeführt ist, wird der Durchbruch durch die Buchse zu der ringraumartigen Aussparung zwi- schen der Buchse und dem Ventilschieber vorteilhafter- weise hierfür genutzt, so daß für die beiden Funktiona- litäten, nämlich Druckmittelführung in die ringraumar-

tige Aussparung einerseits und Bereitstellung einer axialen Fixierung der Buchse gegenüber dem Ventilgehäu- se andererseits, die gleichen Gestaltungsmerkmale ge- nutzt werden können und hierfür keine weiteren Bohrun- gen erforderlich sind.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind den Patentan- sprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung entnehm- bar.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines Schie- berventiles nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigt : Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines 2/2-Schieberventiles in geöffneter Stel- lung ; und Fig. 2 eine Darstellung des Schieberventiles gemäß Fig. 1 in Schließstellung.

In Fig. 1 ist ein 2/2-Schieberventil 1 darge- stellt, welches in eine abgestufte Aufnahmebohrung 2 eines Ventilblocks 3 eingebaut ist. Die Aufnahmebohrung 2 des Ventilblocks 3 ist in axialer Richtung mit einem ersten Fluidanschluß P verbunden, welcher hier ein Druckmittel unter Hochdruck von einer Druckquelle her- beiführender Druckanschluß ist. In radialer Richtung

ist die Aufnahmebohrung 2 mit vorliegend einem weiteren Fluidanschluß verbunden, welcher einen Arbeitsanschluß A darstellt, welcher über eine entsprechende Arbeits- leitung mit einem nicht dargestellten Verbraucher ver- bunden ist.

In Abhängigkeit der Stellung eines Ventilschiebers 4 ist der Druckanschluß P mit dem Arbeitsanschluß A in einer in Fig. 1 gezeigten Schaltposition verbunden, oder der Druckanschluß P ist in einer zweiten, in Fig.

2 dargestellten Schaltposition des Ventilschiebers 4 von dem Arbeitsanschluß A fluidisch getrennt und somit gesperrt.

Der Ventilschieber 4 ist axial verschieblich in einer Buchse 5 geführt, wobei die Buchse 5 mit einem Radialbohrungsstern 6 ausgebildet ist, welcher in einem Bereich der Buchse 5 angeordnet ist, welcher dem axia- len, hier als Druckanschluß P dienendem Fluidanschluß zugewandt ist. Mit ihrem dem Druckanschluß P abgewand- ten Ende ist die Buchse 5 in ein erstes Gehäuseteil 7 des Schieberventiles 1 begrenzt verschiebbar eingebaut, wobei im Bereich des Endes zwischen der Buchse 5 und dem ersten Gehäuseteil 7 eine Dichteinrichtung 8 ange- ordnet ist.

Auf der dem Druckanschluß P abgewandten Seite des Ventilschiebers 4 ist ein Stößel 9 einer nicht näher dargestellten elektromagnetischen Betätigungseinrich- tung ersichtlich, welcher spaltfrei an dem Ventilschie- ber 4 zu dessen Betätigung anliegt. Der Stößel 9 ist axial verschieblich in einem zweiten Gehäuseteil 12

geführt, welches mit einem reduzierten Durchmesserbe- reich einen Anschlag für den Ventilschieber 4 ausbildet und über ein Außengewinde 14 in das erste Gehäuseteil 7 eingeschraubt ist. Zwischen dem ersten Gehäuseteil 7 und dem zweiten Gehäuseteil 12 ist eine weitere Dicht- einrichtung 13 angeordnet.

Die Betätigung des Ventilschiebers 4 erfolgt in Zusammenwirken mit einem zwischen einem Ringbund 10 des Ventilschiebers 4 und der Buchse 5 angeordneten Feder- element 11, welches derart vorgespannt eingebaut ist, daß bei stromlos geschalteter elektromagnetischer Betä- tigungseinrichtung der Radialbohrungsstern 6 von dem Ventilschieber 4 freigegeben ist.

Bei der gezeigten Ausführung wird in geöffnetem Zustand des Schieberventiles 1 unter Hochdruck stehen- des Druckmittel über den Druckanschluß P an dem Ventil- schieber 4 vorbei über den Radialbohrungsstern 6 bzw. dessen Radialbohrungen zu dem Arbeitsanschluß A ge- führt, wobei die Buchse 5 in einem an den Radialboh- rungsstern 6 grenzenden Bereich, in welchem sie mit ihrer radialen Außenseite beabstandet zu der sie umge- benden Wandung des Ventilblocks 3 angeordnet ist, mit dem Hochdruck des Druckanschlusses P beaufschlagt wird.

Um eine Verformung der Buchse 5 in Richtung des Ventil- schiebers 4 aufgrund des an ihrer radialen Außenseite anliegenden Hochdruckes zu vermeiden, ist in einem an- nähernd korrespondierenden Bereich zwischen der Buchse 5 und dem Ventilschieber 4 eine ringraumartige Ausspa- rung 18 vorgesehen, welche mit dem Hochdruckbereich des

Druckanschlusses P in geöffneter Ventilstellung verbun- den ist.

Hierzu ist der mit Hochdruck beaufschlagte Bereich an der Außenseite der Buchse 5 über eine radiale Aus- nehmung 16 in dem axial angrenzenden ersten Gehäuseteil 7, über einen Ringraum 22, welcher zwischen dem ersten Gehäuseteil 7 und der Buchse 5 ausgebildet ist, sowie über einen radial von diesem Ringraum 22 durch die Buchse 5 verlaufenden Durchbruch 17 mit der ringraumar- tigen Aussparung 18 auf der Innenseite der Buchse 5 fluidisch verbunden.

Auf diese Weise kann die einen weiteren Ringraum darstellende Aussparung 18 zwischen dem Ventilschieber 4 und der Buchse 5 mit unter Hochdruck stehendem Druck- mittel befüllt werden, wodurch die Buchse 5 in dem Be- reich, in welchem sie von außen mit unter Hochdruck stehendem Druckmittel beaufschlagt wird, im wesentli- chen druckausgeglichen ist, so daß eine Verformung, die die axiale Beweglichkeit des Ventilschiebers 4 beein- trächtigen könnte, vermieden wird.

Da auch in der Axialbohrung 15A des Ventilschie- bers 4 Hochdruck anliegt, ist bei der in Fig. 1 gezeig- ten Schaltposition des Schieberventiles 1 auch ein Druckausgleich bzw. zumindest eine Reduzierung der Druckdifferenz an der Wandung des Ventilschiebers 4 erzielbar, so daß auch eine Verformung des Ventilschie- bers 4, welche ebenfalls zu einer Klemmwirkung führen würde, ausgeschlossen ist.

Hinsichtlich der konstruktiven Detailgestaltung liegt es im Ermessen des Fachmannes, den Durchbruch 17 als Langloch oder in einer beliebigen anderen Gestal- tung auszuführen, wobei auch mehrere Durchbrüche denk- bar sind.

Die ringraumartige Aussparung 18 zwischen der Buchse 5 und dem Ventilschieber 4 kann sowohl durch eine Ausnehmung an der Außenwandung des Ventilschiebers 4 als auch durch eine Ausnehmung an der Innenwandung der Buchse 5 oder durch eine Kombination solcher sich überdeckender Ausnehmungen ausgebildet sein.

Der Ringraum 22 zwischen dem ersten Gehäuseteil 7 und der Buchse 5 dient in der vorliegenden Ausführung gleichzeitig zur Aufnahme eines drahtartigen Klemmele- mentes 19, mittels dem die Buchse 5 axial gegenüber dem ersten Gehäuseteil 7 fixiert ist. Das drahtartige Klemmelement 19 ist dabei etwa hälftig in einer den Ringraum 22 seitens der Buchse 5 bildenden Nut 20 ein- gelegt und mit ihren Enden 21 in den Durchbruch 17 ein- gesteckt und somit fixiert.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die gezeigte Ausführung beschränkt, sondern umfaßt bei- spielsweise auch Ausführungen, bei denen der Hochdruck seitens eines radialen Fluidanschlusses, wie des Ar- beitsanschlusses A in dem in den Fig. 1 und Fig. 2 ge- zeigten Ausführungsbeispiel, anliegt.

Auch wenn bei der in Fig. 2 gezeigten Stellung des Ventilschiebers 4 Hochdruck von Seiten des Flui-

danschlusses A anliegt, und dieser somit einen soge- nannten Druckanschluß darstellt, besteht über den Radi- albohrungsstern 6, die radiale Ausnehmung 16 in dem ersten Gehäuseteil 7, den Ringraum 22 zwischen dem er- sten Gehäuseteil und der Buchse 7, sowie dem Durchbruch 17 durch die Buchse 5 eine fluidische Verbindung zu der ringraumartigen Aussparung 18 zwischen der Buchse 5 und dem Ventilschieber 4, so daß auch bei einer solchen Druckkonstellation ein Druckausgleich hinsichtlich der Buchse 5 realisiert wird, welcher eine Schiebebewegung des Ventilschiebers 4 durch eine Reduzierung druckab- hängiger Verformungen der Buchse 5 sicher gewährleistet und ein Klemmen des Ventilschiebers 4 in der Buchse 5 verhindert.

Bezugszeichenliste A Fluidanschluß, Arbeitsanschluß P Fluidanschluß, Druckanschluß 1 Schieberventil 2 Aufnahmebohrung 3 Ventilblock 4 Ventilschieber 5 Buchse 6 Radialbohrungsstern 7 erstes Gehäuseteil 8 Dichteinrichtung 9 Stößel 10 Ringbund 11 Federelement 12 zweites Gehäuseteil 13 weitere Dichteinrichtung 14 Außengewinde 15A Axialbohrung 15B Axialbohrung 16 radiale Ausnehmung 17 Durchbruch 18 ringraumartige Aussparung 19 drahtartiges Klemmelement 20 Ringnut 21 Enden des Klemmelements 22 Ringraum