DE3206555C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein 3/2-Wegeventil zur wechselweisen Verbindung einer Steuerleitung mit einer Rücklaufleitung und einer Hochdruckleitung gemäß dem Oberbegriff des Hauptan­ spruches.

Aus der DE-OS 21 57 522 ist ein 3/2-Wegeventil bekannt, das zur wechselweisen Verbindung einer Steuerleitung mit einer Rücklaufleitung und einer Druckluft führenden Hochdrucklei­ tung zwei Verschlußkörper aufweist, die in einem Ventilgehäuse gleichsinnig verschiebbar sind. Von den Anschlüssen für die Hochdruck- und Rücklaufleitungen zweigen in der Mittelachse des Ventilgehäuses angeordnete Sackbohrungen ab, die wechsel­ weise von federbelasteten Ventiltellern abgedeckt werden. Die von einem Schaltstößel ausgeübte Schaltkraft zum Öffnen des Ventils wird über außermittig angeordnete Druckstifte von dem rücklaufseitigen Ventilteller auf den hochdrucksei­ tigen Ventilteller übertragen, der jedoch von dem Druckmittel in Öffnungsrichtung belastet ist. Infolgedessen ist die mit einer Feder auf dem Ventilteller auszuübende Schließkraft groß. Das Ventil ist daher nur im Niederdruckbereich für gasförmige Betriebsmittel wie Druckluft verwendbar, da es gegenüber den bei Hydraulikflüssigkeiten auftretenden hohen Drücken von dem ausschließlich federbelasteten Ventilteller nicht zuverlässig abgedichtet werden kann.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein 3/2-Wege­ ventil so auszubilden, daß es auch bei hohen Drücken mit einer geringen Schaltkraft geschaltet werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Hauptanspruches aufgeführten Mitteln gelöst. Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße 3/2-Wegeventil besitz sehr kleine druck­ belastete Querschnittsflächen, gegen die das geschlossene Ventil zu öffnen ist. Dies sind der Querschnitt der zentrisch in der Verteilerscheibe eingebrachten Axialbohrung sowie der Querschnitt des exzentrisch zwischen den Verschlußkörpern in der Verteilerscheibe angeordneten Druckstiftes. Das 3/2-Wege­ ventil wird von dem in der Hochdruckleitung anstehenden Druck­ mittel selbsttätig in der Schließstellung gehalten. Der die Steuerleitung von der Hochdruckleitung trennende Verschluß­ körper ist von dem Druck belastet, der auf die Querschnitts­ fläche der Axialbohrung wirkt. Gleichzeitig ist der aus der Verteilerscheibe austretende Druckstift von dem zwischen Ver­ schlußkörper und Führungsbüchse hindurchtretenden Druckmittel beaufschlagt. Auf den Druckstift wirkt also ständig eine Kraft, die den niederdruckseitigen Verschlußkörper zur Rück­ laufleitung offen hält und gegen die der Schaltstößel beim Öffnen betätigt werden muß. Das Ventil schaltet also sehr sicher, weil nur dann Druckmittel aus der Hochdruckleitung zur Steuerleitung strömen kann, wenn die am Schaltstößel aufge­ brachte Schaltkraft die Schließkraft übersteigt. Sobald die Schaltkraft nachläßt, schaltet das Ventil wieder in die Schließ­ stellung zurück. Die den hochdruckseitigen Verschlußkörper in Schließrichtung belastende Feder benötigt daher nur eine geringe Vorspannung.

Das zuverlässige Schalten des erfindungsgemäßen Wegeventils erlaubt die Anwendung kleinster Querschnitte sowohl für den Druckstift als auch für die Axialbohrung. Aufgrund der kleinen Querschnitte und der geringen Vorspannung der Schließfeder kann das Wegeventil auch bei hohen Drücken mit einer verhältnis­ mäßig geringen Schaltkraft geschaltet werden. Das auf dem Druckstift ständig druckbelastete Ventil schaltet selbst dann noch zuverlässig in die Schließstellung zurück, wenn sich in der Rücklaufleitung ein Rückstau gebildet hat.

Der konstruktive Aufbau des Ventils erleichtert auch die Ferti­ gung der einzelnen Ventilbauteile. Es werden einfach herzu­ stellende Drehteile verwendet, deren Abmessungen nicht maßgenau aufeinander abgestimmt zu sein brauchen, weil kein Querschnitt koaxial zu einem anderen verlaufen muß. Die einfache Bauweise der Ventilteile begünstigt die insgesamt sehr kleinen Abmes­ sungen des Wegeventils, das im Bergbau vorzugsweise als magne­ tisch betätigbares Vorsteuerventil für die Arbeitsventile von hydraulischen Schreitausbau eingesetzt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung im Längsschnitt dargestellten Ausführungsbeispiels näher er­ läutert.

An dem Ventilgehäuse 1 des 3/2-Wegeventils sind eine in hydrauli­ sches Druckmedium führende Hochdruckleitung P, eine Rücklauf­ leitung T und eine Steuerleitung A angeschlossen. Das Wege­ ventil ist in der Ruhestellung geschlossen, wobei die Steuer­ leitung A mit der Rücklaufleitung T verbunden und gegenüber der Hochdruckleitung P abgesperrt ist. In der Arbeitsstellung wird die Rücklaufleitung T verschlossen und P mit A verbunden. Aus der Hochdruckleitung P strömt dann Druckflüssigkeit über die Steuerleitung A zu einem nachgeschalteten, in der Zeichnung nicht dargestellten Arbeitsventil.

Die Anschlußleitungen des Ventils P, T und A münden als Stich­ bohrungen in eine zentrale Stufenbohrung 2 des Ventilgehäuses 1 ein. Im Bereich des Bohrlochtiefsten, wo auch die Hochdruck­ leitung P einmündet, umfaßt eine Führungsbüchse 3 einen zylin­ derförmigen Verschlußkörper 4, in dessen nach innen gerichteter Stirnseite sich ebenfalls eine zylindrische Ausnehmung 5 für ein Dichtungselement 6 befindet. Durch eine auf der gegenüber­ liegenden Stirnseite am Ventilgehäuse 1 abgestützte Feder 7 wird der Verschlußkörper 4 gegen eine Verteilerscheibe 8 in der Stufenbohrung 2 gedrückt. Auf die Verteilerscheibe 8 folgt eine weitere Führungsbüchse 9 mit einem Verschlußkörper 10, der in gleicher Weise wie 4 ausgeführt, jedoch in umgekehrter Lage eingesetzt ist, so daß die Dichtungselemente 6 beider Verschluß­ körper 4 und 10 auf die Verteilerscheibe 8 gerichtet sind. Eine sich an die Führungsbüchse 9 anschließende Einsatzscheibe 11 enthält einen Schaltstößel 12, mit dem das Ventil beispielsweise elektromagnetisch betätigt wird. Nach außen ist die Stufenbohrung 2 durch eine Gewindebüchse 13 verschlossen. Die zwischen den einzelnen Bauteilen eingesetzten Abdichtungen sind nicht näher bezeichnet. Eine in der Mittelachse der Verteilerscheibe 8 verlaufende Axialbohrung 14 mit kleinem Durchflußquerschnitt endet an den beiden Stirnseiten in bundringförmigen Austritts­ öffnungen 15, die dadurch gebildet werden, daß konzentrisch zur Axialbohrung 14 umlaufende Ringnuten 16 in den Stirn­ seiten eingebracht sind. Diese sind so bemessen, daß ihr Innendurchmesser kleiner als der Durchmesser der Dichtungs­ elemente 6 und ihr Außendurchmesser größer als der Außen­ durchmesser des Verschlußkörpers 4 bzw. 10 ist. Von der Axialbohrung 14 führt eine Radialbohrung 17 zu einem in der Mantelfläche der Verteilerscheibe 8 umlaufenden Ringkanal 18, der mit der Steuerleitung A verbunden ist. In einer parallel zur Axialbohrung 14 verlaufenden, nicht näher bezeichneten Bohrung ist ein Druckstift 21 exzentrisch in der Verteiler­ scheibe 8 zwischen den Verschlußkörpern 4 und 10 angeordnet. Der Druckstift 21 ist etwas länger ausgebildet als die Ver­ teilerscheibe 8 dick ist und taucht mit seinen Enden in die Ringnuten 16 an den beiden Stirnseiten der Verteilerscheibe 8 ein. Ein weiterer Druckstift 22 ist zwischen dem Schalt­ stößel 12 und dem Verschlußkörper 10 angeordnet. Zur Verbindung der Axialbohrung 14 mit der Rücklaufleitung T bei geöffnetem Verschlußkörper 10 sind eine Radialbohrung 19 und ein Ringkanal 20 in der Führungsbüchse 9 vorgesehen.

Das 3/2-Wegeventil ist in der Nullstellung dargestellt, in der die Steuerleitung A zur Rücklaufleitung T geöffnet und zur Hochdruckleitung P gesperrt ist. Das Dichtelement 6 des hoch­ druckbelasteten Verschlußkörpers 4 deckt die bundringförmige Austrittsöffnung 15 der Axialbohrung 14 flächig ab, wobei sich die die Ausnehmung 5 umgebende metallische Ringfläche des Verschlußkörpers 4 berührungsfrei über der Ringnut 16 befindet. Das zwischen Führungsbüchse 3 und Verschlußkörper 4 in die Ringnut 16 eintretende Druckmittel wirkt auf den exzentrisch gelagerten Druckstift 21, drückt ihn gegen die stirnseitige metallische Ringfläche des Verschlußkörpers 10 und hält diesen offen. Die Steuerleitung A ist dann über die in den Ringkanal 18 einmündende Radialbohrung 17 und die Axialbohrung 14 der Verteilerscheibe 8 und weiter über den geöffneten Verschluß­ körper 10 sowie die Radialbohrung 19 mit der Rücklaufleitung T verbunden.

Durch die Betätigung des Schaltstößels 12 wird die Steuer­ leitung A mit der Hochdruckleitung P verbunden. Mit dem Schaltstößel 12 wird die ausgeübte Schaltkraft über den Schaltstift 22 auf den Verschlußkörper 10 übertragen. Das Dichtungsmittel 6 des Verschlußkörpers 10 deckt die Austrittsöffnung 15 der Axialbohrung 14 flächig ab und ver­ schließt den Zulauf zur Rücklaufleitung T. Die Schaltbe­ wegung wird von dem gegen die stirnseitige Ringfläche des Verschlußkörpers 10 anliegenden und in der Verteilerscheibe 8 exzentrisch geführten Schaltstift 21 auf die stirnseitige Ring­ fläche des Verschlußkörpers 4 übertragen. Der Verschluß­ körper 4 öffnet nun gegen den auf den Querschnitten des Schaltstiftes 21 und der Axialbohrung 14 wirksamen Druck bzw. die davon ausgeübte Kraft sowie gegen die Kraft der Schließ­ feder 7. Die aufzuwendende Kraft ist jedoch vergleichsweise gering, da die zu öffnenden Querschnitte sehr gering und die Kraft der Schließfeder 7 ebenfalls klein ist. Nach dem Öffnen des hochdruckseitigen Verschlußkörpers 4 strömt die Druckflüssigkeit aus der Hochdruckleitung P über die Axial­ bohrung 14 und die Radialbohrung 17 zum Ringkanal 18 in die Steuerleitung A.

Claims (5)

1. 3/2-Wegeventil mit zwei zylinderförmigen gleichsinnig in einem Ventilge­ häuse axial verschiebbaren, Dichtflächen an den zueinan­ der gerichteten Stirnflächen aufweisenden Verschlußkörpern zur wechselweisen Verbindung einer Steuerleitung A mit einer Rücklaufleitung T und einer ein Druckmittel führen­ den Hochdruckleitung P und mit einer innerhalb des Ventil­ gehäuses verlaufenden, mit der Steuerleitung A verbundenen Axialbohrung für den Durchlauf des Druckmittels, wobei die auf einen Schaltstößel ausgeübte Schaltkraft zum Öffnen des Ventils von einem parallel zur Axialbohrung zwischen den Verschlußkörpern angeordneten Druckstift auf den hochdruckseitigen, in Schließrichtung federbelasteten Verschlußkörper übertragbar ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) die Axialbohrung (14) ist zentrisch in einer Vertei­ lerscheibe (8) zwischen den Verschluß­ körpern (4, 10) angeordnet,
• b) die stirnseitigen Austrittsöffnungen (15) der Axial­ bohrung (14) sind wechselweise von in die Dicht­ flächen der Verschlußkörper (4, 10) eingesetzten Dichtungselementen (6) gegenüber der Hochdruck­ leitung (P) und der Rücklaufleitung (T) verschließ­ bar,
• c) der hochdruckseitige Verschlußkörper (4) ist in Schließrichtung vom Druckmittel beaufschlagbar,
• d) der Druckstift (21) ist durch die Verteilerscheibe (8) hindurchgeführt und hochdruckseitig in Öffnungs­ richtung des rücklaufseitigen Verschlußkörpers (10) vom Druckmittel beaufschlagbar.

2. 3/2-Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußkörper (4, 10) mit seitlichem Spiel in Führungsbüchsen (3, 9) verschiebbar geführt sind, die beiderseits der Verteilerscheibe (8) in einer zentralen Stufenbohrung (2) des Ventilgehäuses (1) untergebracht sind.

3. 3/2-Wegeventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (15) der Axialbohrung (14) bundring­ förmig ausgebildet sind, wobei auf jeder Stirnseite der Verteilerscheibe (8) eine konzentrisch zur Axialbohrung (14) umlaufende Ringnut (16) eingebracht ist, deren Innendurch­ messer kleiner als der Durchmesser der Dichtungselemente (6) und deren Außendurchmesser größer als der Außendurchmesser der Verschlußkörper (4, 10) bemessen ist.

4. 3/2-Wegeventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dichtungs­ elemente (6) in zylindrischen Ausnehmungen (5) an den der Verteilerscheibe (8) zugekehrten Stirnseiten der Verschluß­ körper (4, 10) eingesetzt sind, zwischen denen an den stirnseitigen Ringflächen anliegend der Druckstift (21) angeordnet ist.

5. 3/2-Wegeventil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Axialbohrung (14) der Verteilerscheibe (8) über eine Radialbohrung (17) in einen in der Außenwandung der Verteilerscheibe (8) umlaufenden, mit der Steuerleitung (A) verbundenen Ringkanal (18) einmündet.