[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wegeventil gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches
1 sowie dessen Verwendung.
[0002] ES sind hydraulische Wegeventile bekannt, welche als Sitzventile oder als Ventile
mit Längs- oder Drehschieber konzipiert sind. Die Betätigung kann mechanisch, elektromagnetisch
oder hydraulisch erfolgen. Die Schaltfrequenz und Robustheit der Ventile hängt sehr
von der Bauart ab. Für den Einsatz in einer Vibrationsramme kann kein Wegeventil herkömmlicher
Bauart verwendet werden, da die Anforderungen an Kompaktheit, Robustheit (Beschleunigung
bis 300g) und Schaltfrequenz viel zu hoch sind.
[0003] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wegeventil zu schaffen,
welches sich für den Einbau in hydraulische Vibrorammen eignet. Dies wird erfindungsgemäss
durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst.
[0004] Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Im
folgenden werden anhand der beiliegenden Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung
und deren Verwendung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 das Funktionsschema eines Wegeventils mit hydraulischer Betätigung,
Fig. 2 einen Schnitt gemäss der Linie II-II der Fig. 3,
Fig. 3 einen Schnitt gemäss der Linie III-III der Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt gemäss der Linie IV-IV der Fig. 2,
Fig. 5 zwei verschiedene Lagen einer Schaltbohrung in der Schaltscheibe bezüglich
der Bohrung im Ventilgehäuse,
Fig. 6a-d vier verschiedene Stellungen der beiden Schlitze in den Schaltscheiben,
Fig. 7 einen Schnitt gemäss der Linie VII-VII der Fig. 8 durch ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
Fig. 8 eine Draufsicht auf das Ventilgehäuse des zweiten Ausführungsbeispiels mit
abgenommenem oberem Gehäuseteil.
[0005] In Fig. 1 ist das Funktionsschema eines 4/2-Wegeventils mit hydraulischer Betätigung
dargestellt.
[0006] Im folgenden wird der Aufbau eines 4/2-Wegeventils anhand der Fig. 2-4 beschrieben.
Das Ventil umfasst ein Ventilgehäuse 1 mit einem oberen Gehäuseteil 2 und einem unteren
Gehäuseteil 3. Zwischen dem oberen und dem unteren Gehäuseteil ist eine Zwischenplatte
4 mit einem brillenförmigen Sitz 5 für zwei Schaltscheiben 6 und 7 angeordnet. Der
obere Gehäuseteil 2, der untere Gehäuseteil 3 und die Zwischenplatte 4 sind mit nicht
dargestellten Dichtungen versehen und durch ebenfalls nicht dargestellte Schrauben
und Zentrierstifte miteinander verbunden. Die
Schaltscheiben 6 und 7 sind im dichten Ventilgehäuse mit Spiel angeordnet. Beide Scheiben
weisen je zwei Schaltbohrungen 8 und 9 resp. 10 und 11 auf, die in den
Schaltscheiben-axial angeordnet sind. Es könnten auch nur eine oder aber mehrere Bohrungen
pro Scheibe vorgesehen sein. Die Schaltbohrungen 8 und 9 resp. 10 und 11 sind mit
einem über die Mitte der Skchaltscheiben geführten Schlitz 12 resp. 13 verbunden.
Die Schaltscheiben sind an ihrem Umfang mit einer Evolventen-Verzahnung 14 resp, 15
versehen. Im oberen Gehäuseteil 2 ist über der Mitte der Schaltscheibe 6 eine axiale
Zulaufbohrung P und über der Mitte der Schaltscheibe 7 eine axiale Rücklaufbohrung
T vorgesehen. In gleichem radialem Abstand von der Mitte der
Schaltscheiben wie die Schaltbohrungen 8,9, 10 und 11 in den Schaltscheiben 6 und 7
sind im oberen und unteren Gehäuseteil 2 und 3 axiale Bohrungen 16 und 17 im Bereich
der gemäss den Fig. 2, 3 und 4 linken Schaltscheibe 6 und axiale Bohrungen 18 und
19 im Bereich der gemäss den Fig. 2-4 rechten Schaltscheibe 7 vorgesehen. Die axialen
Bohrungen 16 und 18 sind durch einen im unteren Gehäuseteil 3 vorgesehenen horizontalen
Kanal A und die axialen Bohrungen 17 und 19 durch einen ebenfalls im unteren Gehäuseteil
3 vorgesehenen horizontalen Kanal B miteinander verbunden. Die vertikalen Bohrungen
16, 17, 18 und 19 erstrecken sich durch den unteren und oberen Gehäuseteil, wobei
die Spiegelbohrungen im oberen Gehäuseteil blind sind, aber den gleichen Durchmesser
und die gleiche Lage wie die ihnen gegenüberliegenden Bohrungen im unteren Gehäuseteil
aufweisen. Diese blinden Bohrungen bewirken einen Druckausgleich. Die Schaltscheiben
6 und 7 weisen in je zwei parallelen Reihen zu den Schlitzen 12 und 13 je sechs axiale
Druckausgleichsbohrungen 20 auf, so dass in geschlossenem Zustand, d.h. wenn die Schaltbohrungen
der Schaltscheiben nicht mit den vertikalen Bohrungen 16, 17,18, 19 im Gehäuse kommunizieren,
die im unteren und oberen Gehäuseteil befindlichen Teilbohrungen über eine Druckausgleichbohrung
miteinander verbunden sind. Ueber zwei im oberen Gehäuseteil 2 vorgesehene Bohrungen
Z
1 und Z
2 wird das Antriebsmedium für die Ventilsteuerung zu- resp. weggeführt.
[0007] In der Fig. 5 ist die Lage je-einer Schaltbohrung in zwei verschiedenen, geschlossenen
Stellungen dargestellt. In Stellungen zwischen diesen Lagen kommuniziert die Schaltbohrung
8, 10 mit der Bohrung 16, 18 im Ventilgehäuse.
[0008] In den Fig. 6a-d sind die Schaltscheiben, dh. die in ihnen angeordneten Schlitze
12 und 13 in vier verschiedenen Stellungen dargestellt. In den Stellungen a und c
sind die Zulauf- resp. Rücklaufbohrungen P und T nicht mit den Kanälen A und B verbunden.
In der Stellung gemäss der Fig. 6b ist die Zulaufbohrung P der linken Schaltscheibe
mit dem Kanal A und die Rücklaufbohrung T mit dem Kanal B verbunden. In der Stellung
gemäss Fig. 6d ist die Zulaufbohrung P der linken Schaltscheibe mit dem Kanal B und
die Rücklaufbohrung T der rechten Schaltscheibe mit dem Kanal
A verbunden. Durch eine der Bohrungen Z
1 oder Z
2 tritt das Arbeitsmedium in den Bereich der Verzahnungen der beiden Schaltscheiben
6 und 7 ein, und durch die andere Bohrung fliesst das Arbeitsmedium zu einem ausserhalb
des Ventils befindlichen Behälter zurück. Die Drehzahl der Schaltscheiben 6 und 7
ist von der Durchflussmenge des Antriebsmediums abhängig und kann von aussen beeinflusst
werden. Beide Schaltscheiben 6 und 7 drehen sich infolge der an ihrem Umfang angebrachten
Verzahnungen 14 und 15 synchron, wobei die Schaltbohrungen 8, 9, 10 und 11 in den
Schaltscheiben 6 und 7 die im bberen und unteren Gehäuseteil 2 und 3 befindlichen
Bohrungen 16, 17, 18 und 19 durchstreifen. Die ausgefüllten Punkte in der Zeichnung
stellen zwei beliebige Punkte am Umfang der Schaltscheibe dar und verdeutlichen die
synchrone Drehbewegung der Schaltscheiben unter dem Einfluss des Antriebsmediums.
Die Schlitze 12 und 13 in den Schaltscheiben 6 und 7 verbinden je beide in den Scheiben
vorgesehenen Schaltbohrung 8 und 9 resp. 1
0 und 11 permanent mit der Bohrung P für den Arbeitsmediumzulauf resp. mit der Bohrung
T für den Arbeitsmediumrücklauf. Bei einer vollen Umdrehung der Schaltscheiben 6 und
7 ergeben sich zwei Schaltzyklen, Der zugeführte Arbeitsdruck ist in jeder Schaltscheibe
axial und radial völlig ausgeglichen. Alle Wirkflächen sind symmetrisch, wobei während
des Schliessvorganges in den Schaltbohrungen der Druck von beiden Seiten durch die
Druckausgleichbohrungen 2
0 in den Schaltscheiben 6 und 7 ausgeglichen wird. Damit wird vermieden, dass, wenn
eine oder mehrere der Bohrungen 16, 17, 18, 19 im Ventilgehäuse 1 durch die Schaltscheiben
6, 7 verschlossen werden, die Schaltscheiben gegen den Gehäuseoberteil gedrückt werden.
Radiale Kräfte, welche durch den Druck des Antriebsmediums erzeugt werden, können
durch die Lauffläche auf den Zähnespitzen auf die Zwischenplatte 4 übertragen werden.
[0009] In den Fig. 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
wobei in Fig. 7 ein Schnitt gemäss Linie VII-VII der Fig. 8 abgebildet ist. Im Gegensatz
zum Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 2-4 ist jede Schaltscheibe 16 und 17 mit einem
hohlen Lagerzapfen 21 resp. 22 ausgestattet, welcher die Radialkräfte auf im Ventilgehäuse
vorgesehene Lagerbuchsen 23 und 24 überträgt. Die Radialkräfte können durch Entlastungsnuten
25 und Entlastungskanäle 26 in der Zwischenplatte 4 weitgehend reduziert werden.
[0010] Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform ist pro Schaltscheibe nur
eine Schaltbohrung vorgesehen, wobei dann der die Schaltbohrung'mit der Zulaufresp.
Rücklaufbohrung im Gehäuse verbindende Schlitz in der Schaltscheibe nur einseitig
ausgebildet werden kann.
[0011] Bei der Verwendung des beschriebenen Ventils bei einer Vibroramme werden die im unteren
Gehäuseteil 3 vorgesehenen Kanäle A und B mit Leitungen verbunden, welche zu einem
Schwingungszylinder führen, wo abwechselnd einmal die eine, dann die andere Kolbenseite
mit Druck beaufschlagt wird.
1. Wegeventil mit hydraulischer Betätigung, mit einem Ventilgehäuse und Bohrungen
zur Zu- und Wegführung eines Arbeitsmediums, gekennzeichnet durch zwei verzahnte und
mit mindestens je einer axialen Schaltbohrung versehene Schaltscheiben, wobei in jeder
Schaltscheibe ein Schlitz vorgesehen ist, der die Schaltbohrung mit einer Bohrung
im Ventilgehäuse verbindet.
2. Ventil nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass pro Schaltscheibe zwei
symmetrisch zur Mitte angeordnete Schaltbohrungen vorgesehen sind, die mit dem Schlitz
verbunden sind.
3. Ventil nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen
Gehäuseober- und einen Gehäuseunterteil und eine zwischen denselben angeordnete Zwischenplatte
zur Aufnahme der Schaltscheiben aufweist.
4. Ventil nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
im Gehäuse im Bereich der Schlitzenden Bohrungen zur Zu- und Wegführung des Arbeitsmediums
vorgesehen sind.
5. Ventil nach einem der vorangehenden Patentansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltscheiben mit Druckausgleichbohrungen
versehen sind.
6. Ventil nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
im Ventilgehäuse Bohrungen zur Zu- und Wegführung eines Antriebsmediums vorgesehen
sind,
7. Ventil nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
mit den Schaltscheiben verbundene Lagerzapfen und im Gehäuse Lagerbuchsen vorgesehen
sind.
8. Ventil nach einem der vorangehenden Patentansprüche, gekennzeichnet durch im Bereich
der Schaltscheiben im Gehäuse vorgesehene Entlastungsnuten und damit verbundene Entlastungskanäle.
9. Verwendung des Wegeventils nach einem der vorangehenden Patentansprüche bei einer
hydraulischen Vibroramme.