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Schieberventil für Fluide
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In den deutschen Offenlegungsschriften 22 21 323 und 22 53 704 sind
Steuerschieberventile offenbart, bei denen radial einwärts federbelastete Rastkörper
in Rastnuten des Steuerschiebers eingreifen, um dessen Arbeitsstellungen festzulegen.
Bei diesen Ventilen ist für die Unterbringung der Rasteinrichtung ein erheblicher
zusätzlicher Platzbedarf erforderlich, der sich auf die Baugröße des Ventils vergrößernd
auswirkt. Ferner ist ein beträchtlicher Fertigungsaufwand zum Vorsehen der Rasteinrichtung
nötig, der entsprechende Fertigungskosten bedingt. Ferner sind aufgrund des Einbaues
der Rasteinrichtung zusätzliche Abdichtungsprobleme zu bewältigen, abgesehen davon,
daß hiermit ebenfalls ein Fertigungsaufwand mit entsprechenden Kosten verbunden
ist. Bei dem erstgenannten Ventil entfallen die Abdichtungsprobleme nur, wenn sich
die Aufnahmebohrung für die Rasteinrichtung in Richtung eines Fluidanschlusses erstreckt,
so daß die Aufnahmebohrung durch ein durch den Anschluß hindurchgeführtes Bohrwerkzeug
hergestellt werden kann.
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Anderenfalls muß das Ventilgehäuse von außen getrennt angebohrt und
abgedichtet werden.
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Ferner sind in den deutschen Patentschriften 1 169 745 und 1 251 606
Schieberventile der fraglichen Art offenbart, bei denen der Steuerschieber
eine
axiale Verlängerung aufweist, die mit den Rastnuten versehen ist, in welche die
im entsprechend verlängerten Ventilgehäuse untergebrachten, federbelasteten Rastkörper
einrasten. Diese Ventile sind aufgrund ihrer durch die Verlängerung des Steuerschiebers
bedingten großen Baulänge dort nicht einsetzbar, wo nur ein kleiner Einbauraum zur
Verfügung steht, abgesehen von den Nachteilen, die bei den vorstehend genannten
Ventilen aufgezählt sind.
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Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein. Schieberventil mit einer mechanischen Einrichtung zur Arretierung des Steuerschiebers
in seinen Arbeitsstellungen zu schaffen, bei dem die Rasteinrichtung keinen die
Abmessungen des Ventils vergrößernden Platz beansprucht, fertigungstechnisch einfach
und billig herzustellen ist, keine zusätzlichen Abdichtungsprobleme aufwirft sowie
neben einer zuverlässigen Arretierung des Steuerschiebers eine kurze Baulänge des
Ventils gewährleistet.
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Mit dem Schieberventil nach der Erfindung wird erreicht, daß durch
die besonders einfache Anordnung und Ausbildung der Rasteinrichtung kein zusätzlicher
Platzbedarf für diese Einrichtung erforderlich ist, der die Baugröße des Ventils
nachteilig beeinflußt. Es wird zur Unterbringung der Rasteinrichtung der ohnehin
vorhandene Platz innerhalb des Ventils ausgenutzt. Der damit verbundene weitere
Vorteil besteht darin, daß auch der fertigungstechnische Aufwand und die damit verbundenen
Kosten beträchtlich herabgesetzt sind. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist darin
zu sehen, daß keine zusätzlichen
Abdichtungsprobleme im Bereich
der Rasteinrichtung am Ventilgehäuse gegeben sind, da in diesem keine zusätzlichen
Bohrungen für die Rasteinrichtung erforderlich sind. Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht
ferner eine kurze Gesamtbaulänge des Ventils unter Beibehaltung einer sicheren Funktion
der Rasteinrichtung.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben. Bei der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 wird ein besonders
geringer Fertigungsaufwand erreicht, da die beiden Bohrungen der Hülsenanordnung
sehr kurz sind und im übrigen für die Unterbringung der Rastfeder schon vorhandener
Raum in der Hülsenanordnung ausgenutzt wird, wobei sich als Rastfeder besonders
gut eine Blattfeder eignet.
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Die Erfindung ist nachstehend beispielsweise in Verbindung mit den
anliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Axialschnitt durch
eine erste Ausführungsform nach der Erfindung, Fig. 2 einen Querschnitt nach der
Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Axialschnitt durch eine zweite Ausführungsform
nach der Erfindung.
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Nach Fig. 1 besteht das Ventilgehäuse 1 aus einem zylindrischen Mittelteil
2 und aus zwei das Mittelteil abschließenden Endstücken 3 und 4, die mittels Schrauben
5 am Mittelteil befestigt sind. Das
Mittelteil weist die Arbeitsanschlüsse
auf, von denen der Einfachheit halber nur ein Anschluß 8 gezeigt ist (Fig. 2). In
dem Gehäuse 1 ist zunächst eine Hülsenanordnung 6 untergebracht, in welcher wiederum
ein axial bewegbarer Ventilschieber 7 lose gelagert ist, der über die beiden in
den Endstücken vorgesehenen Steuereingänge Y und Z in seine Arbeitsstellungen verschiebbar
ist. Die Hülsenanordnung 6 besteht aus einer den Ventilschieber 7 unmittelbar umgebenden
Schieberhülse 9 mit Strömungsdurchgängen 10, wie es an sich bekannt ist. Die weiteren
Bestandteile sind Distanzringe 11, die ebenfalls in an sich bekannter Weise zur
Schaffung von Strömungsdurchgängen ausgebildet sind, wie Fig. 1 deutlich zeigt.
O-Ringe 12 und weitere Elemente 13 sorgen für eine Abdichtung gegen das das Ventil
durchströmende Fluid.
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Der Ventilschieber 7 weist beispielsweise zwei umlaufende Steuernuten
14 auf, welche in üblicher Weise für die Umsteuerung des Fluids zwischen den Arbeitsanschlüssen
8 verantwortlich sind. Eine Steuernut 14 weist vorteilhaft zwei Rastnuten 15 auf,
deren Profilierung aus Fig. 1 gut zu erkennen ist. Der Mittenabstand der beiden
Rastnuten entspricht derjenigen Wegstrecke, um den Schieber 7 von einer Arbeitsstellung
in die nächste gelangen zu lassen, wo er wieder sicher fixiert wird.
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Die Fixierung erfolgt durch vorzugsweise in Kugelform ausgebildete
Rastkörper 16 (Fig. 2), welche lose in radialen Bohrungen 17 der Schieberhülse 9
gelagert sind. Eine Rast feder in Form einer halbkreisförmig
gebogenen
Blattfeder 18, welche den Schieber 7 und die Hülsenanordnung 6 entsprechend umgibt,
drückt die beiden Rastkugeln radial einwärts, wodurch diese vorgespannt in die jeweilige
Rastnut gedrückt werden. Anstatt der Blattfeder kann auch ein formgleiches oder
formähnliches Federelement aus beispielsweise Drahtwerkstoff gewählt werden, wie
auch die Verwendung eines anderen Federelementes oder einer Federeinrichtung möglich
ist, das bzw. die in Form und Wirkungsweise der Blatt feder oder dem erwähnten Drahtfederelement
äquivalent ist.
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Bei diesem Beispiel wird der zwischen dem Mittelteil 2 des Ventilgehäuses
1 und dem im Bereich der Rastkugeln 16 vorgesehenen Distanzring 11 gebildete Raum
zur Aufnahme der Rastfeder 18 ausgenutzt, wie aus beiden Fig. klar zu erkennen ist,
so daß nur die beiden Bohrungen 17 in der Schieberhülse 9 für die Unterbringung
der Rastkörper zusätzlich herzustellen sind. Ggf. kann jedoch auch eine besondere
Aussparung in der Hülsenanordnung für die Unterbringung der Rast feder vorgesehen
sein.
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Es ist vorteilhaft, die in Fig. 1 gezeigte Profilierung der Rastnuten
15 zu wählen, weil hierbei die Rastkugeln 16 leicht ein- bzw.
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ausrasten können. Es ist jedoch auch eine abgeänderte Profilierung
mDglich.Auf jeden Fall solltendie äußeren Kantenübergänge zur Erleichterung des
Rastvorganges gerundet oder entsprechend ausgebildet sein, zumal die Rastkugeln
relativ klein sein können, wie aus Fig. 2 hervorgeht.
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Obwohl die Rastanordnung 16, 18 mindestens teilweise im Strömungsweg
des durch das Schieberventil geleiteten Fluids liegt, z.B. die in die Steuernut
14 eingreifenden Rastkugeln 16, wird der Fluidfluß nur völlig unbedeutend beeinflußt.
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Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 3 gezeigt, wobei das Ventilgehäuse
1 der Einfachheit halber weggelassen ist, ansonsten aber die gleichen Bezugsziffern
gelten.
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Die Hülsenanordnung kann in diesem Fall aus einer einzelnen Hülse
19 bestehen, bei der die üblichen Fluidströmungswege nur der Klarheit wegen fortgelassen
sind. Diese liülse 19 weist die Rastnutung auf, die aus zwei voneinander beabstandeten
Rastnuten 20 besteht.
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Die kugelförmigen Rastkörper 16 befinden sich in einer vorteilhaft
als Durchgangsbohrung ausgebildeten, radialen Aufnahmebohrung 21 des Ventilschiebers
7 und werden von einer ebenfalls darin gelagert ten wendelförmigen Druckfeder 22
radial nach außen gedrückt, so daß sie in die Rastnuten 20 einrasten können. Die
Aufnahmebohrung ist vorzugsweise innerhalb der Steuernut 14 des Ventilschiebers
7 vorgesehen.
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Der Innendurchmesser der llülse 19 im Bereich zwischen den beiden
Rastnuten 20 ist geringfügig, d.h. einige Zehntelmillimeter, größer ausgeführt als
der übrige Innendurchmesser der TIülse. Auf diese Weise wird ein mögliches Festsetzen
des Steuerscl1iebers 7 in dem Ilülsenbereich zwischen den Rastnuten verhindert,
was dadurch entstehen
kann, daß die Rastkörper 16 entlang ihrer
llubbahn auf dem genannten Zwischenbereich infolge ständiger llubbewegullg auf derselben
Bahn Auswerfungen des Hülsenmaterials- bewirken können.
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In alternativer Ausbildung kann statt der ilülse 19 auch das Ventilgehäuseteil
2 vorgesehen sein. In jedem Fall ist die Rastnutung 20 jedoch ortsfest, so daß sich
nach dieser Ausführungsform die Rasteinrichtung zusammen mit dem Ventilschieber
7 axial bewegt.
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Die vorstehend beschriebenen Schieberarretierungen haben den weizieren
Vorteil, daß dem durch den Rastvorgang bedingten Verschleiß auf einfache Weise entgegengewirkt
werden kann. Da der Ventilschieber 7 und die Schieberhülse 9 bzw. 19 diesbezüglich
als Laufpaarung aufeinander abgestimmt sein müssen, kann nunmehr auch die Oberfläche
der Rastnuten 15; 20 auf einfache Weise kostensparend gehärtet werden, da dies gleichzeitig
mit der Jlärtebehandlung des Ventilschiebers in einem Arbeitsgang durchgeführt wird.
Das gleiche gilt entsprechend auch für die Bohrungen 17 der Schieberhülse 9 bzw.
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für die Aufnahmebohrung 21 des Schiebers 7, die die Rastkugeln 16
aufnehmen. Die Rastkugeln bzw. Rastkörper sind hinsichtlich ihrer Oberflächenhärte
in üblicher Weise vorbereitet. Insgesamt weisen die erwähnten Gleitpartner vorteilhaft
die gleiche oder etwa die gleiche Oberflächenhärte auf.
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In den beschriebenen Beispielen sind zwei Rastnuten nebeneinander
liegend vorgesehen, um den Ventilschieber.in beiden Arbeitsstellungen
sicher
mechanisch festzulegen. Es sind jedoch auch Fälle denkbar, in denen nur eine Arbeitsstellung
durch die Rasteinrichtung gesichert ist, während die andere Arbeitsstellung durch
entsprechende Fluidbeaufschlagung des Ventilschiebers gehalten wird. Für derartige
Fälle braucht nur eine Rastnut 15; 20 vorgesehen zu sein.
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