DE2941583A1

DE2941583A1 - Mehrwegsteuerventil

Info

Publication number: DE2941583A1
Application number: DE19792941583
Authority: DE
Inventors: Eckehart 7251 Weissach Schulze
Original assignee: Hartmann and Lammle GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo H and L Hydraulic GmbH and Co KG
Priority date: 1979-10-13
Filing date: 1979-10-13
Publication date: 1981-04-30

Description

Mehrwegsteuerventil
Die Erfindung betrifft ein Mehrwegsteuerventil mit einem in einem Gehäuse in mehrere Schaltstellungen bringbaren Steuerschieber, wobei einzelne Ringkanäle entsprechend der Stellung des Steuerschiebers miteinander verbunden oder gegeneinander abgedichtet sind und bei dem zur nterbindung von Leckölströmen entlang des Steuerschiebers in Nuten des Steuerschiebers oder in dessen Führungswandung elastische Dichtringe und an den von den Dichtringen überfahrenen Steuerkanten Einführfasen vorgesehen sind.
Zur Abdichtung der einzelnen Steuerkanten ist es zweckmäßig, als elastische Dichtungen Rundschnurringe aus Gummi oder Glydringdichtungen aus Polytetrafluoräthylen-Mischungen zum Einsatz zu bringen.
Diese Dichtelemente können wohl den hermetisch dichten Effekt bringen, sie haben jedoch den Nachteil, daß sie bei Betriebsdrücken ab etwa 10 bar im Umschaltprozeß durch die Strömung oder den Betriebsdruck beschädigt werden, denn bei einer Umsteuerung bewirkt der volle Betriebsdruck auf einer Dichtungsseite die Dichtung in der Umschaltphase nach außen in den freien Raum zu drücken, so daß beim über fahren der Einführfase hohe Scherkräfte und damit Abscherungen und die damit verbundene Zerstörung der Dichtung auftreten können.
Weiter kann bei bekannten solchen Ventilen in der Umschaltphase eine Verbindung zweier Ringräume mit unkontrolliertem Durchfluß des Druckmediums auftreten. Solche Ventile eignen sich nicht für die Steuerung von druckspeicherbetriebenen Stellgliedern, die bei Auftreten von Notfällen ohne Zufuhr äußerer Energie geschaltet werden müssen, da hier durch einen unkontrollierten Leckölstrom sich der Druckspeicher mit der Zeit oder auch unkontrolliert beim Schaltvorgang entleeren würde.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mehrwegsteuerventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das auch bei hohen Drücken des Druckmediums ohne Beschädigung der Dichtungen störungsfrei arbeitet und das Leckölströme sicher verhindert.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Bereiche beiderseits mindestens einer Einführfase über mindestens einen Verbindungskanal oder mindestens eine Steuerkerbe miteinander verbunden sind. Wird bei einem solchen Ventil der Steuerkolben über die Dichtung bewegt, so erfolgt über den Verbindungskanal ein Neutralisierungsprozeß für die Dichtung. Der Druck wird vor und nach der Dichtung ausgeglichen, so daß die Dichtung druckneutral in ihrem Einbauraum zu liegen kommt und die Steuerkanten ohne Gefahr einer Beschädigung der Dichtung überfahren werden können.
Durch die entsprechende Anordnung von Dichtungen kann die Uberlappungsfolge der Dichtungen so getroffen werden, daß ein "Kurzschluß" im Umschaltprozeß sicher vermieden wird. Zweckmäßigerweise wird jeder druckführende Ringkanal beiderseits durch eine Dichtungsanordnung leckölstromfrei gehalten.
Herstellungsmäßig kann besonders einfach der Verbindungskanal durch mindestens eine Querbohrung und eine Schrägbohrung gebildet sein, wobei um eine möglichst geringe Baulänge zu erreichen, die beiden Bohrungen dicht neben der Einführfase münden sollten. Damit wird gleichzeitig am besten sichergestellt, daß die Dichtung beim überfahren der Einführfase nicht abdichtend wirken muß, da durch den Verbindungskanal beiderseits der Dichtung der gleiche Druck gewährleistet ist.
Die Herstellung der Schrägbohrung kann dadurch erleichtert werden, daß sie in einer schräg verlaufenden Fläche vorgesehen ist. Zweckmäßigerweise ist diese Fläche eine Kreiskegelstumpffläche des Steuerschiebers bzw. der Führungsfläche für den Steuerschieber.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der bzw. sind die Verbindungskanäle im Steuerschieber vorgesehen und die Einführfase und die Kegelstumpffläche sind durch entsprechende Abschrägungen von Ringnuten gebildet. Es ist aber auch eine konstruktive Umkehrung mit Anordnung der elastischen Dichtungsringe in der Führungswandung des Steuerschiebers möglich.
Besonders vorteilhaft können bei der erstgenannten Ausführungsform die elastischen Dichtungsringe zwischen in einer Ventilgehäusebohrung angeordneten Ringbüchsen vorgesehen sein. Dabei können zur Montagevereinfachung die Ringbüchsen Durchbrüche für die Verbindung mit Ringkanälen im Ventilgehäuse aufweisen.
Zur sicheren Abdichtung kann vorteilhaft die Wandstärke der Ringbüchsen etwa den Radialabmesungen der elastischen Dichtungen entsprechen, so daß eine einfache Montage durch Finschieben der Dichtungen und Ringbüchsen in das Ventilgehäuse ermöglicht wird.
Bevorzugt werden als elastische Dichtringe eine Kombination von 0-Ring und Teflonglydring verwendet.
Eine etwas steifere Dichtungsgestaltung ist dadurch möglich, daß statt anstelle des 0-Rings ein Quadring verwendet wird. Zur besseren Anpassung an unterschiedliche Betriebstemperaturen und Bedingungen können statt des reinen Polytetrafluoräthylenwerkstoffs auch andere fluorisierte Silikone verwendet werden.
Weitere erfindungsgemäße Ausbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen und werden mit ihren Vorteilen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den beigefügten Zeichnungen zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Mehrwegsteuerventil mit zwei eingezeichneten Endstellungen des Steuerschiebers, Fig. 2 eine Teilansicht der Dichtungsanordnung in einer Endstellung des Steuerschiebers, Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung mit der Stellung des Steuerschiebers in einer Ubergangsphase und Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer anderen Ausführungsform mit im Steuerschieber angeordneten Dichtungsringen.
Für alle entsprechenden Teile werden in den Darstellungen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Das in Fig. 1 dargestellte Mehrwegsteuerventil 1 weist hauptsächlich ein Ventilgehäuse 2 auf, in dem ein Steuerschieber 3 verschiebbar geführt ist.
Ein mittlerer Ringkanal 4 des Ventilgehäuses 2 ist wie schematisch dargestellt, mit einem Druckspeicher 5 verbunden, während symmetrisch zum Ringkanal 4 angeordnete Ringkanäle 6 und 7 mit einem Arbeitszylinder 8 und zwei außenliegende Ringkanäle 9 und 10 wie schematisch angedeutet mit einem Tank 11 verbunden sind.
Der Steuerschieber 3 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Ringnuten 12 auf, deren Kanten mit einer Einführfase 13, die teilweise zusätzlich mit einer schräg verlaufenden Fläche 14 in Form einer Kreiskegelstumpffläche versehen sind. Ausgehend von der Fläche 14 ist eine oder mehrere Schrägbohrungen 15 eingebracht, die in eine oder auch mehrere Querbohrungen 16 mündet, um so einen Verbindungskanal 17 zu bilden, durch den beide Seiten der jeweils zugeordnete Einführfase 13 miteinander verbunden sind, wie dies insbesondere aus den Fig.
2 und 3 in größerem Maßstab ersichtlich ist.
Die Führungswand 18 für den Steuerschieber 3 wird im dargestellten Ausführungsbeispiel durch in eine Bohrung 19 eingelegte Ringbüchsen 20 gebildet, die Durchbrüche 21 und entsprechend den Ringkanälen 4,6,7,9 und 10 zugeordnete Einstiche 22 aufweisen.
Zwischen den Ringbüchsen 20 sind an den erforderlichen Stellen elastische Dichtungsringe 23 vorgesehen, die aus einem 0-Ring 24 und einem Glydring 25 bestehen. Um eine sichere Funktion auch bei sehr tiefen Temperaturen von z.B. minus 800 sicherzustellen, kann insbesondere der Glydring 25 aus fluorisiertem Silikon oder auch Polytetrafluoräthylen bestehen.
Durch die Verbindungskanäle 17 wird in der übergangsphase,bei der der elastische Dichtungsring 23 über die Einführfase 13 gleitet, ein Druckausgleich beiderseits des elastischen Dichtungsringes 23 erreicht, so daß auch bei hohen Arbeitsdrücken keine Beschädigung der Dichtungsringe 23 beim Umschaltvorgang in beiden Richtungen erfolgt. Hierzu ist das Spiel zwischen dem Steuerschieber 3 und den diesen führenden Ringbüchsen 20 entsprechend ausgebildet, daß in dieser übergangsphase ein bestimmter Leckölstrom für den Druckausgleich fließen kann, dieser Leckölstrom aber in den Arbeitsstellungen des Steuer- schiebers 3 durch die Dichtungsringe 23 vollkommen unterbunden ist. Die Überlappungsfolge der Anordnungen ist dabei so getroffen, daß während der Umschaltprozesse kein unerwünschter Kurzschluß zwischen den Ringkanälen erfolgt. Durch diese Kurzschlußunterbindung und die Unterbindung des Leckölstroms eignen sich die erfindungsgemäßen Mehrwegsteuerventile insbesondere für Notumschaltungsvorrichtungen z.B.
zum Schließen eines Ventils oder Schiebers in Pipeline, in Atomkraftwerken od.dgl., wobei über das Mehrwegsteuerventil ein Arbeitszylinder 8 aus einem Druckspeicher 5 ohne irgendwelche Fremdenergie beaufschlagt wird, so daß Notfallhandlungen auch bei Ausfall der gesamten Energieversorgung möglich sind, ohne daß diese Geräte oder Vorrichtungen sorgfältiger Wartung bedürfen.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind in KonstruktionsumMehr die Einführfasen 13 in der Führungswandung 18 für den Steuerschieber 3 angeordnet und entsprechend auch Querbohrungen 16 und Schrägbohrungen 15 zur Bildung von Verbindungskanälen 17. Die elastischen Dichtungsringe 23 sind dann in entsprechenden Nuten 26 des Steuerschiebers 3 vorgesehen oder durch entsprechend aufgesteckte Ringbüchsen gebildet.
Leerseite

Claims

Ansprüche 1. Mehrwegsteuerventil (1) mit einem in eli.=m X W Ventilgehäuse (2) in mehrere Schaltstellungen bringbaren Steuerschieber (3), wobei einzelne Ringkanäle (6,7,9,10) entsprechend der Stellung des Steuerschiebers (3) miteinander verbunden oder gegeneinander abgedichtet sind und bei dem zur Unterbringung von Leckölströmen entlang des Steuerschiebers (3) in Nuten (26) des Steuerschiebers (3) oder in dessen Führungswandung (18) elastische Dichtringe (23) und an den von den Dichtringen (23) überfahrenen Steuerkanten Einführfasen (13) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche beiderseits mindestens einer Einführfase (13) über mindestens einen Verbindungskanal (17) oder über mindestens eine Steuerkerbe miteinander verbunden sind.
Ii 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dan der Verbindungskanal (17) durch mindestens eine Querbohrung (16) und eine Schrägbohrung (15) gebildet ist.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekenrszelctlriet, daß beide Bohrungen (15,16) dicht neben der Einführfase (13) münden.
4. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur besseren Herstellung der Schrägbohrung (15) eine schräg verlaufende Fläche (14) vorgesehen ist.
5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schräg verlaufende Fläche (14) Teil einer Kreiskegelstumpffläche ist.
6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Verbindungskanäle (17) im Steuerschieber (3) vorgesehen sind und die Einführfasen (13) und die Kegelstumpfflächen durch entsprechende Abschrägungen von Ringnuten t12) gebildet sind.
7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet1 daß die elastischen Dichtungsringe (23) zwischen in einer Ventilgehäusebohrung (19) angeordneten Ringbüchsen (20) vorgesehen sind.
8. Ventil nach Anspruch 7, dadur & gekennzeichnet, daß die Ringbüchse (20) für die Verbindung mit den zugeordneten Ringkanälen im Ventilgehäuse (2) Durchbrüche (21) aufweisen.
9. Ventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Ringbüchsen (20) etwa den Radialabmessungen der elastischen Dichtungsringe (23) entspricht.
10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als elastische Dichtungsringe (23) eine Kombination 0-Ring (24) und Glydring (5) dient.
11. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in den Neutralstellungen und Arbeitsstellungen des Steuerschiebers (3) jeder Verbindungskanal (17) außerhalb der ihm zugeordneten elastischen Dichtungsringe (23) liegt.