Kolbenschieberventil

Abstract

 Das Kolbenschieberventil hat ein Gehäuse (1), in dem ein Kolben (10) verschiebbar ist. Er hat durch Ringe (8, 8a, 11, 11a, 12) gebildete Steuerkanten, die mit Steuerkanten des Gehäuses (1) zusammenwirken. Die Steuerkanten des Gehäuses (1) sind ebenfalls durch Ringe (7, 7a, 7b) gebildet, die gleiche Dicke wie die Ringe des Kolbens haben. Am Kolben (10) greift ein Piezoelement (22) als Stellelement an. Mit diesem Kolbenschieberventil läßt sich sehr einfach eine Null-Überdeckung zwischen den Steuerkanten von Gehäuse 1 und Kolben (10) erreichen. Da das Piezoelement (22) sehr geringe Hubwege hat, ist in Verbindung mit der Null-Über­deckung sichergestellt, daß auch bei kleinsten Hubwegen das Kolbenschieberventil zuverlässig arbeitet und die Steuerkanten genau definierte Stellungen zueinander ein­nehmen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Kolbenschieberventil nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Bei Kolbenschieberventilen sind das Gehäuse und der Kolben mit Öffnungen und Ringnuten versehen, um die Steuerkanten zu bilden. Beim gattungsgemäßen Kolbenschieberventil (DE-GM 73 26 731) sind die Steuerkanten des Kolbens durch Ringe gebildet, die auf einer Ventilstange sitzen. Um eine Null-Überdeckung, bei der die Steuerkanten von Kolben und Gehäuse in einer bestimmten Kolbenstellung genau deckungs­gleich liegen, zu erreichen, ist ein erheblicher herstellungs­technischer Aufwand erforderlich. Bei diesem Kolbenschieber­ventil ist darum eine solche Null-Überdeckung nicht vorge­sehen.

[0003] Es sind auch Kolbenschieberventile bekannt (DE-OS 28 24 720 und DE-OS 19 08 337), bei denen die Steuerkanten des Ge­häuses durch Ringe gebildet werden. Aber auch bei diesen bekannten Kolbenschieberventilen ist eine Null-Überdeckung nicht vorgesehen.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Kolbenschieberventil so auszubilden, daß in konstruktiv einfacher Weise eine Null-Überdeckung exakt eingestellt werden kann.

[0005] Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Kolbenschieber­ventil erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

[0006] Beim erfindungsgemäßen Kolbenschieberventil sind die Steuerkanten des Gehäuses in an sich bekannter Weise durch Ringe gebildet. Diese Ringe sind gleich dick wie die Ringe des Kolbens. Das Gehäuse und der Kolben können somit fertigungstechnisch sehr einfach hergestellt werden. Da die Ringe von Gehäuse und Kolben gleich dick sind, läßt sich eine Null-Überdeckung besonders einfach her­stellen. Nach dem Zusammenbau ist sichergestellt, daß bei einer bestimmten Kolbenstellung die Steuerkanten von Gehäuse und Kolben genau deckungsgleich liegen. Da das unmittelbar am Kolben angereifende Piezoelement äußerst kleine Hubwege hat, wird in Verbindung mit der Null-Über­deckung gewährleistet, daß trotz dieser sehr kleinen Hub­wege des Piezoelementes das erfindungsgemäße Kolbenschieber­ventil einwandfrei arbeitet, da infolge der Null-Über­deckung schon kleinste Stellwege des Kolbens ausreichen, um die entsprechende Schaltstellung des Ventiles zu er­reichen. Das erfindungsgemäße Kolbenschieberventil ist einfach ausgebildet und läßt sich problemlos montieren, so daß es hervorragend für die Serienproduktion geeignet ist.

[0007] Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

[0008] Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung darge­stellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt teilweise im Axialschnitt und teilweise in Ansicht ein erfindungsgemäßes Kolbenschieberventil.

[0009] Das Kolbenschieberventil ist im Ausführungsbeispiel als 4/3-Wegeventil ausgebildet. Es hat eine Gehäuse 1, das an einem Ende durch einen Haltedeckel 2 geschlossen ist. Am anderen Ende ist auf das Gehäuse 1 ein Stell­elementgehäuse 3 aufgesetzt, auf das seinerseits ein Gehäuse 4 einer Justageeinrichtung 5 aufgesetzt ist. Alle Gehäuse 1, 3, 4 sitzen abgedichtet aufeinander. Auch zwischen dem Haltedeckel 2 und dem Gehäuse 1 ist eine Dichtung 6 vorgesehen.

[0010] Im Gehäuse 1 sind Führungsringe 7, 7a, 7b untergebracht, die jeweils durch einen Distanzring 8, 8a voneinander ge­trennt sind. Die Ringe 7, 7a, 7b, 8, 8a liegen aufeinander und sind radial in das Gehäuse 1 eingepreßt. Der Führungs­ring 7b liegt an einem radial nach innen gerichteten Flansch 9 des Stellelementgehäuses 3 an. Der Führungsring 7 liegt am Haltedeckel 2 an, mit dem das Ringpaket 7, 7a, 7b, 8, 8a axial vorgespannt wird. Die Führungsringe und die Distanzringe liegen somit fest aneinander.

[0011] Die Führungsringe 7, 7a, 7b dienen als Führung für einen im Gehäuse 1 untergebrachten Kolben 10, auf dem zwei Steuerringe 11, 11a sitzen, die durch einen Distanzring 12 voneinander getrennt sind. Die Ringe 11, 11a, 12 liegen ebenfalls aneinander. Der Steuerring 11 liegt auf einem Bund 13 des Kolbens 10 auf. Der andere Steuer­ring 11a liegt an einem Bund 14 eines Führungsteils 15 an, der stirnseitig in den Kolben 10 geschraubt wird und so die Ringe 11, 11a, 12 axial sichert. Die Steuerringe 11, 11a und der Distanzring bilden die Steuerkanten des Kolbens 10. Die Steuerkanten im Gehäuse 1 und der Kolben­bohrung 16 werden durch die Führungsringe 7, 7a, 7b gebildet.

[0012] Das Kolbenschieberventil hat die Arbeitsanschlüsse A, B, den Druckanschluß P sowie die Rücklaufanschlüsse T. Die Arbeitsanschlüsse A und B münden in Ringräume 17, 18 in den Distanzringen 8 und 8a, der Druckanschluß P in einen Ringraum 19 im Führungsring 7a und die Rücklaufanschlüsse T in Ringräume 20 und 21 in den Führungsringen 7 und 7b.

[0013] Da die Steuerkanten im Gehäuse 1 und in der Kolbenbohrung sowie die Steuerkanten des Kolbens 10 durch die verschiedenen Ringe gebildet werden, kann dieses Kolbenschieberventil in einfacher Weise so eingestellt werden, daß es an allen Steuerkanten mit einer sogenannten Null-Überdeckung arbeitet. Dies bedeutet, daß der Führungsring 7a und die Distanzringe 8, 8a sowie die zugehörigen Steuerringe 11, 11a und der zugehörige Distanzring 12 auf dem Kolben 10 exakt gleiche Dicke haben. Dies ist in einfacher Weise vorteilhaft dadurch möglich, daß die gemeinsame axiale Länge der zugehörigen Ringe von Gehäuse und Kolben vor der Montage des Kolbenschieberventils ge­meinsam geschliffen und/oder geläppt wird. Die im Ein­bauzustand einander gegenüberliegenden Ringe haben dadurch exakt gleiche Dicke, so daß ohne Schwierigkeiten die gewünschte Null-Überdeckung erreicht wird.

[0014] Das Kolbenschieberventil läßt sich mittels der Ringe im Baukastensystem zusammenstellen.

[0015] In der Zeichnung ist die Null-Überdeckung dargestellt, bei der die einander gegenüberliegenden Ringe des Kolbens 10 und des Gehäuses 1 genau gleiche Dicke haben, so daß in der gezeigten Mittelstellung des Kolbens 10 alle An­schlüsse gesperrt sind, ohne daß eine Überlappung der Ringe stattfindet.

[0016] Der Kolben 10 ist mit einem Stellelement 22 fest verbunden, das im Stellelementgehäuse 3 untergebracht und ein Piezoelement ist, mit dem sehr feinfühlig und genau kurze Hubwege erzeugt werden können. Das Stellelement 22 hat einen zentralen Ansatz 23, mit dem es in den fest mit dem Kolben 10 ver­bundenen Führungsteil 15 geschraubt ist. Auf der gegen­überliegenden Seite ist das Stellelement 22 mit einem weiteren Gewindeansatz 24 versehen, mit dem es in einen Rückhalter 25 geschraubt ist. Er hat einen auf dem Stell­element 22 aufliegenden halbkugelförmigen Auflageteil 26, der teilweise durch eine zentrale Öffnungen 27 eines Federtellers 28 ragt. Der Rand 29 der Öffnung 27 ist an die Oberflächenausbildung des Auflageteiles 26 angepaßt, so daß der Rückhalter 25 nicht durch die Öffnung 27 in Richtung auf das Stellelement 22 fallen kann.

[0017] Der Federteller 28 steht unter der Kraft einer Druckfeder 30, die das Stellelement 22 mit Abstand umgibt und sich auf dem Flansch 9 des Stellelementgehäuses 3 abstützt. Mit der Druckfeder 30 wird das Stellelement 22 über den Federteller 28 und den Rückhalter 25′ mit einer Kraft, die größer ist als die Kraft des Stellelementes 22, gegen die Justageein­ richtung 5 gedrückt.

[0018] Im Gehäuse 4 ist axial eine Grobeinstellschraube 31 vorge­sehen, die axial geringfügig versetzt gegenüber dem Rück­halter 25 angeordnet ist und über eine Kugel 32 nahe einem Ende auf einem Hebel 33 aufliegt. Am anderen Ende des Hebels 33 liegt über eine Kugel 34 eine Feineinstellschraube 35 an. Der Hebel 33 ist in einer Vertiefung 36 in der dem Feder­teller 28 zugewandten Seite des Gehäuses 4 angeordnet. Der Hebel 33 weist etwa in Höhe der Grobeinstellschraube 31 auf seiner dem Rückhalter 25 zugewandten Seite eine Ver­tiefung 37 auf, in der ein Gleitschuh 38 untergebracht ist, der unter Zwischenlage einer Kugel 39 auf dem Rückhalter 25 aufliegt.

[0019] Der Kolben 10, das Stellelement 22 und der Rückhalter 25 haben eine gemeinsame Achse 40, die gegenüber der Achse 41 der Grobeinstellschraube 31 versetzt ist. Mit der Justageein­richtung 5 können die Steuerkanten des Kolbens 10 sehr fein­fühlig zu den Steuerkanten des Gehäuses 1 eingestellt werden, so daß eine exakte Null-Überdeckung ohne Mühe eingestellt werden kann. Durch die Lage der Angriffspunkte 32, 34 der beiden Stellschrauben 31, 35 und des Rückhalters 25 über den Gleitschuh 38 auf den Hebel 33 wird eine Über­setzung der Zustellbewegung der Feineinstellschraube 35 auf das Stellelement 22 und den Kolben 10 erreicht.

[0020] Die Verwendung eines Piezoelementes als Stellelement 22 hat den Vorteil, daß das Piezoelement auf Änderungen der jeweiligen Störgröße augenblicklich reagieren kann, so daß die Änderung in der Stellgröße sofort beseitigt wird. Wird das Piezoelement 22 erregt, verschiebt es infolge seiner Verformung den Kolben 10 in der Kolbenbohrung 16. Mit dem Piezoelement und der Justage­einrichtung 5 läßt sich der Kolben 10 exakt auf den gewünschten Arbeitspunkt einstellen.

[0021] Das Kolbenschieberventil kann als Wegeventil, als Fühler­ventil, als Proportionalventil oder dgl. ausgebildet sein.

Ansprüche

1. Kolbenschieberventil mit einem Gehäuse, in dem ein Kolben verschiebbar ist, der durch Ringe gebildete Steuerkanten aufweist, die mit Steuerkanten des Gehäuses zusammenwirken,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkanten des Gehäuses (1) durch Ringe (7, 7a, 7b) gebildet sind, die gleiche Dicke wie die Ringe (8, 8a, 11, 11a, 12) des Kolbens (10) haben, und daß am Kolben (10) ein Piezo­element (22) als Stellelement angreift.

2. Kolbenschieberventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe des Gehäuses (1) Führungsringe (7, 7a, 7b) für den Kolben (10) und Distanzringe (8, 8a) sind, die zwischen den Führungs­ringen liegen.

3. Kolbenschieberventil nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzringe (8, 8a) größeren Innendurchmesser haben als die Führungsringe (7, 7a, 7b).

4. Kolbenschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (7, 7a, 7b, 8, 8a) des Gehäuses (1) radial in das Gehäuse gepreßt sind.

5. Kolbenschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (7, 7a, 7b, 8, 8a) des Gehäuses (1) zwischen zwei Anschlägen (2, 9) liegen.

6. Kolbenschieberventil nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der eine Anschlag (9) durch ein Gehäuseteil (3) gebildet ist.

7. Kolbenschieberventil nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der andere Anschlag (2) durch einen Haltedeckel gebildet ist, mit dem die Ringe (7, 7a, 7b, 8, 8a) des Gehäuses (1) axial vorspannbar sind.

8. Kolbenschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (11, 11a, 12) des Kolbens (10) zwischen zwei Anschlägen (13, 14) axial gesichert sind.

9. Kolbenschieberventil nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der eine Anschlag (13) ein Bund des Kolbens (10) ist.

10. Kolbenschieberventil nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der andere Anschlag (14) ein Bund eines Führungsteiles (15) ist, der fest mit dem Kolben (10) verbunden ist.

11. Kolbenschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dickenmaß der einander gegenüberliegenden Ringe von Gehäuse (1) und Kolben (10) vor dem Zusammenbau zusammen bearbeitet, wie geschliffen oder geläppt, wird.

12. Kolbenschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (22) unter Federkraft an einer Justageeinrichtung (5) an­liegt.

13. Kolbenschieberventil nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft größer ist als die vom Piezoelement (22) ausgeübte Kraft.

14. Kolbenschieberventil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Justageeinrichtung (5) zwei Stellschrauben (31, 35) aufweist, die an einem Übersetzungshebel (33) angreifen, mit dem der Kolben (10) mit dem Piezoelement (22) axial einstellbar ist.

15. Kolbenschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (22) fest mit Kolben (10) verbunden, vorzugsweise mit ihm verschraubt ist.

Zeichnung