VENTILANORDNUNG FüR EINE HYDROSTATISCHE MASCHINE, INSBESONDERE FüR EINE

AXIALKOLBENMASCHINE

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung nach dem 5 Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 3.

Bisherige Ventilanordnungen umfassen drei in ihrer Einbauposition aneinander positionierte Bauteile der hydrostatischen Maschine, nämlich ein Ventilaufnahmeteil 0 und ein Anbauteil, die an einander zugewandten

Anlageflächen aneinander anliegen, und eine Ventilführung, die in einem Aufnahmeloch des Ventilaufnahmeteils so eingesetzt ist, dass sich ihr dem Anbauteil zugewandtes Ende im Bereich der durch die beiden Anlageflächen des 5 Ventilaufnahmeteils und des Anbauteils gebildete

Teilungsfuge befindet. Dabei ist die Ventilführung längs ihrer Mittelachse, die zugleich Mittelachse des Aufnahmelochs ist, in die dem Anbauteil abgewandte Richtung durch eine erste Querfläche des Aufnahmelochs und 0 eine daran anliegende zweite Querfläche an der

Ventilführung begrenzt und positioniert und in die dem Anbauteil zugewandte Richtung durch eine dritte Querfläche an der Ventilführung und eine vierte Querfläche am Anbauteil begrenzt und positioniert. 5

Diese axiale Passung der Venti1führung zwischen dem Ventilaufnahmeteil und dem Anbauteil wird mit einer Spielpassung vorgefertigt, um bei der Montage zu gewährleisten, dass die Ventilführung zwischen das 0 Ventilaufnahmeteil und das Anbauteil passt. Durch diese Spielpassung ist gewährleistet, dass das Ventilaufnahmeteil und das Anbauteil mit ihren Anlageflächen aneinander anliegen, was für eine stabile und dichte Einbauposition wesentlich ist. 5

Es hat sich in der Praxis jedoch herausgestellt, dass die Ventilführung aufgrund ihres axialen Einbauspiels im Funktionsbetrieb der hydrostatischen Maschine durch Druckveränderungen des hydraulischen Mediums oder

Vibrationen der Maschine hervorgerufene kleine Längsbewegungen ausführt, die zu Gleitbewegungen und einem damit verbundenen Abrieb führt, wenn die Ringdichtung am Umfang der Ventilführung zwischen dieser und dem Ventilaufnahmeteil als Axialdichtung angeordnet ist. Eine vergleichbare Beanspruchung durch Kompression besteht auch dann, wenn zwischen der Ventilführung und dem Anbauteil eine Radialdichtung im Bereich der Teilungsfuge angeordnet ist. Bei einer Radialdichtung wird der zugehörige Dichtring durch die kleinen Axialbewegungen der

Ventilführung bezüglich seiner axialen Kompression wechselweise beaufschlagt, nämlich durch die Axialbewegung wird die Kompression wechselweise vergrößert und verringert . Ein Abrieb ist bei dieser Beanspruchung zwar geringer, jedoch führt auch sie bei einer Dauerbelastung zu einer Beeinträchtigung der Radialdichtung und deren Lebensdauer.

Aber auch dann, wenn zum einen keine Axialdichtung zwischen der Ventilführung und dem Ventilaufnahmeteil vorhanden ist und/oder zum anderen keine Radialdichtung zwischen der Ventilführung und dem Anbauteil vorhanden ist, kann es insbesondere bei in ihrer Größe schnell wechselnden Druckveränderungen zu einem sogenannten Ventilrattern der Ventilanordnung kommen, wobei das

Ventilrattern durch zusätzliche Vibrationsbewegungen als zugehörigen Ventilkörpers vergrößert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ventilanordnung zu verbessern, insbesondere die Lebensdauer einer Axialdichtung und/oder einer Radialdichtung der Ventilanordnung zu verlängern. Außerdem ist angestrebt, die Herstellung der Ventilanordnung zu vereinfachen und kostengünstig zu gestalten. Ferner soll die Abdichtung der Ventilführung verbessert werden, insbesondere zwischen ihr und dem Anbauteil, im Bereich der Teilungsfuge.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei den erfindungsgemäßen Ventilanordnungen gemäß Anspruch 1 oder 3 weist die Ventilführung und/oder das Anbauteil in seinem der Ventilführung gegenüberliegenden Bereich jeweils einen komprimierten axialen Verformungsbereich auf, der durch eine Spannkraft komprimiert ist. Hierdurch ergibt sich ein spielfreier Sitz der Ventilführung zwischen dem Ventilaufnahmeteil und dem Anbauteil, wodurch axiale Bewegungen, z. B. Vibrationen, der Venti1führung im Funktionsbetrieb der hydrostatischen Maschine vermieden sind. Folglich werden auch eine axiale Ringdichtung und/eine radiale Ringdichtung der Ventilführung unbeeinträchtigt und die Lebensdauer verlängert.

Außerdem führen die erfindungsgemäßen Ausgestaltungen zu einer Verbesserung der Radialdichtung zwischen der Ventilführung und dem Anbauteil. Dabei findet aufgrund der Verformung eine besondere flächenhafte Anpassung der aneinander anliegenden Flächen der Ventilführung und des Anbauteils statt, wobei diese Anpassung die Radialdichtung weiter verbessert .

Im Rahmen der Erfindung kann der wenigstens eine Verformungsbereich in der Ventilführung und/oder in dem der Ventilführung gegenüberliegenden Bereich des Anbauteils angeordnet sein. Dies ist abhängig von den Festigkeiten der Materialien der Ventilführung und des

Anbauteils. Der erfindungsgemäße Verformungsbereich bildet sich unter der Spannkraft an dem Teil aus, dessen Materialfestigkeit geringer ist. Wenn die Ventilführung und das Anbauteil aus dem gleichen Material bestehen, bildet sich der Verformungsbereich in beiden aneinander liegenden Bereichen dieser Teile ausbildet.

Die erfindungsgemäße Spannkraft wird durch eine zugehörige Spannvorrichtung der hydrostatischen Maschine erzeugt.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, die vorgenannte Querschnittsgröße in Abhängigkeit von der vorhandenen Spannkraft so zu bemessen, dass beim Montieren und Spannen des Ventilaufnähmeteils und des Anbauteils gegeneinander die erfindungsgemäße lokale Verformung des

Verformungsbereichs erreicht wird. Eine zugehörige Spannvorrichtung ist vorzugsweise durch eine Verschraubung zwischen dem Ventilaufnahmeteil und dem Anbauteil gebildet. Bei einer solchen Verschraubung wird die erfindungsgemäße Wirkung beim Montieren der hydrostatischen Maschine selbsttätig erreicht, nämlich beim standardmäßigen Verschrauben des Anbauteils mit dem Ventilaufnahmeteil .

Eine Kompression des Verformungsbereichs im elastischen Bereich hat den Vorteil, dass nach einer Demontage und wieder Montage, z. B. nach einer Reparatur oder Wartung, der Verformungsbereich expandiert und wieder komprimiert werden kann und die erfindungsgemäße Wirkung wieder voll zur Entfaltung kommen kann.

Bei einer Kompression und Verformung im plastischen Bereich axialen Abstands zwischen ihren axialen Stützflächen ist die Ventilanordnung nach einer Demontage aufgrund einer Rest-Elastizität des Verformungsbereichs wieder verwendbar.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung besteht darin, dass die vorbeschriebene verbesserte Radialdichtung sehr unempfindlich ist, insbesondere gegen Hochdruckbelastungen des vorhandenen hydraulischen Fluids. Deshalb eignet sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung insbesondere für eine im Hochdruck eingesetzte Ventilanordnung .

Darüber hinaus eignet sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung insbesondere für eine Axialkolbenmaschine, bei der aufgrund der Kolbenbewegungen im Funktionsbetrieb Schwingungen auftreten, die die eingangs beschriebenen

Bewegungen der Ventilführung hervorrufen bzw. unter gleichzeitiger Wirkung von Druckveränderungen forcieren.

Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung anhand von

Ausführungsbeispielen und vereinfachten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ventilanordnung in einer Zwischenmontagestellung im axialen Schnitt;

Fig. 2 die Ventilanordnung in der Endmontagestellung; und

Fig. 3 die Ventilanordnung in abgewandelter

Ausgestaltung in der Endmontagestellung.

Die in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnete Ventilanordnung umfasst drei Hauptteile, nämlich ein Ventilaufnahmeteil 2, ein Anbauteil 3 und eine Ventilführung 4, die zwischen dem Ventilaufnähmeteil 2 und dem Anbauteil 3 räumlich positioniert ist und in einem Aufnahmeloch 5 mit geringem Bewegungsspiel von der dem Anbauteil 3 zugewandten Anlagefläche 2a des Ventilaufnahmeteils 2 eingesetzt ist. In dem in Fig. 1 dargestellten teilweise montierten

Zustand der Ventilanordnung 1 liegt das Anbauteil 3 mit seiner dem Ventilaufnahmeteil zugewandten Anlagefläche 3a nicht an der Anlagefläche 2a an, sondern es weist den axialen Abstand a auf, was noch näher erklärt wird. Das Anbauteil 3 ist durch eine durch zwei Pfeile verdeutlichte Spannvorrichtung S mit dem Ventilaufnahmeteil 2 verbindbar, die vorzugsweise durch eine Verschraubung 6 mit mehreren voneinander beabstandeten Schrauben gebildet, die Schraubenlöcher im Anbauteil 3 und im Ventilaufnahmeteil 2 durchfassen und durch

Strickpunktlinien verdeutlicht sind. Die durch die Spannvorrichtung S erzeugbare Spannkraft ist durch axiale Pfeile verdeutlicht.

Das Aufnahmeloch 5 weist in einem axialen Abstand b von dem Anlagefläche 2a eine erste Querfläche 8 auf, die durch eine Schulterfläche zwischen einem an der Anlagefläche 2a ausmündenden erweiterten Lochabschnitt 5a und einem sich von diesem erstreckenden verjüngten Lochabschnitt 5b gebildet ist. An der ersten Querfläche 8 liegt die Ventilführung 4 mit einer zweiten Querfläche 9 an, die ebenfalls durch eine Stufenfläche zwischen einem erweiterten Führungskörperabschnitt 4b und einem verjüngten Führungskörperabschnitt 4c angeordnet ist. Der erweiterte Führungskörperabschnitt 4b passt mit geringem Bewegungsspiel in den erweiterten Lochabschnitt 5a. Der verjüngte Führungskörperabschnitt 4c ist kleiner als der verjüngte Lochabschnitt 5b, so dass dazwischen ein Ringkanal vorhanden ist, der einen noch zu beschreibenden Kanalabschnitt IIa bildet.

Die Ventilführung 4 weist an ihrem dem Anbauteil 3 zugewandten Ende eine durch ihre Stirnfläche gebildete dritte Querfläche 12 auf, mit der sie an einer ihr axial gegenüberliegenden vierten Querfläche 13 des Anbauteils 3 anliegt, die ein Teil der Anlagefläche 3a ist. Diese Querflächen 12, 13 sind aneinander liegende Ringflächen, die noch näher erklärt werden.

Beim Ausführungsbeispiel ist ein Ventil 14 der Ventilanordnung 1 in der Ventilführung 4 so ausgebildet, dass es mit der Ventilführung 4 eine vorgefertigte Ventilbaueinheit 15 bildet, die durch ihr Einsetzen in das Aufnahmeloch 5 montierbar ist.

Beim Ausführungsbeispiel ist das Ventil 14 ein Rückschlagventil, dessen Ventilkörper 14a durch die Strömungskraft bzw. Druckkraft des Fluids gegen den Rand einer Ventilöffnung 17 elastisch vorgespannt ist.

Zusätzlich könnte diese elastische Vorspannung noch durch die Kraft einer Feder unterstützt werden.

Beim Ausführungsbeispiel ist der Ventilkörper 14a am dem erweiterten Führungskörperabschnitt 4b gegenüberliegenden Ende der Ventilführung 4 angeordnet und durch einen verjüngten Ventilkopf 14b gebildet, der gegen den Rand der Ventilöffnung 17 vorgespannt ist, von der sich ein

Kanalabschnitt IIb in der dem Anbauteil 3 abgewandten Richtung erstreckt. Der Strömungskanalabschnitt 18a ist Teil einer hydraulischen Leitung 11, die sich als Ringkanal IIa fortsetzt und den verjüngten Führungskörperabschnitt 4c umgibt, sich durch radiale

Kanäle 11c in die Ventilführung 4 hinein erstreckt, sich in dieser als darin ausgebildeter Längs-Kanalabschnitt Hd axial fortsetzt und an der zugehörigen Stirnfläche der Ventilführung 4 ausmündet sowie sich in einem axial gegenüberliegenden Kanalabschnitt He im Anbauteil 3 fortsetzt, der an der Anlagefläche 3a ausläuft.

Im Bereich der Ventilbaueinheit 15 bzw. der Ventilführung 4 bzw. ihres Ventilführungskörpers ist vorzugsweise ein Filter 23 eingesetzt, das beim Ausführungsbeispiel im Kanalabschnitt Hd sitzt.

Die Ventilführung 4 ist in der Ventilanordnung 1 durch eine axiale Ringdichtung 24 und/oder eine radiale Ringdichtung 25 abgedichtet. Die axiale Ringdichtung 24 ist zwischen dem erweiterten Führungskörperabschnitt 4b und der Wandung des Lochabschnitts 5a angeordnet und durch einen oder zwei Dichtringe 24a, 24b gebildet, die in einer Ringnut 24c sitzen, die vorzugsweise in der Mantelfläche der Ventilführung 4 angeordnet ist.

Die radiale Ringdichtung 25 ist stirnseitig zwischen der Ventilführung 4 und dem Anbauteil 3 im Bereich der durch die Anlageflächen 2a, 3a gebildeten Teilungsfuge 26 zwischen einerseits dem Anbauteil 3 und andererseits dem Ventilaufnahmeteil 2 und der Venti1führung 4 angeordnet.

Die radiale Ringdichtung 25 ist durch einen Dichtring 25a, z. B. einen O-Ring, gebildet, der in einer vorzugsweise

nach außen ausmündenden Ringnut 25b angeordnet, die einen vorzugsweise koaxialen Ringabschnitt 4d der Ventilführung 4 umgibt, dessen vorzugsweise kreisrunder Außenquerschnitt die mit c bezeichnete Abmessung aufweist.

Die Erfindung bezweckt, die Abdichtung zwischen der Ventilführung 4 und dem Anbauteil 3 zu verbessern. Dies wird durch eine Spannkraft erreicht, die quer zur Teilungsfuge 26 zwischen diesen Teilen gerichtet ist und diese Teile im Bereich ihrer Querflächen 12, 13 gegeneinander vorspannt. Dabei ist die Flächenpressung an den Querflächen 12, 13 so groß, dass ein in Fig. 2 dargestellter Verformungsbereich 30, der in einem der Ventilführung 4 gegenüberliegenden Bereich des Anbauteils 3 angeordnet ist oder ein in der Ventilführung angeordneter Verformungsbereich 30 (Fig. 3) durch Komprimierung verformt wird und zwar elastisch verformt wird oder darüber hinaus plastisch verformt wird.

Dies wird dadurch erreicht, dass bezüglich des Abstands b zwischen der Schulterfläche 8 des Ventilaufnähmeteils 2 und dessen Anlagefläche 2a die Ventilführung 4 bezüglich ihres axialen Abstands zwischen ihrer Querfläche 9 und ihrem dem Anbauteil 3 zugewandten Ende mit einem dem Abstand a entsprechenden übermaß vorgefertigt ist (Fig. 1) oder die Querfläche 13 des Anbauteils 3 bezüglich dessen Anlagefläche 3a mit einem dem Abstand a entsprechenden Vorsprung vorgefertigt ist (nicht dargestellt) .

Beim Ausführungsbeispiel ist die Ventilführung 4 mit diesem übermaß ausgebildet, wie es Fig. 1 zeigt, wobei das Anbauteil 3 eine durchgehend ebene Anlagefläche 3a aufweist, von der die ringförmige Querfläche 13 ein Teil ist.

Aufgrund dieses vorgefertigten übermaßes werden beim Zusammenspannen des Ventilaufnahmeteils 2 und des Anbauteils 3 durch die Spannvorrichtung S in die Endmontageposition gemäß Fig. 2, in der die Anlageflächen

2a, 3a aneinander liegen, die Querflächen 12, 13 gegeneinander gedrückt. Dabei entsteht jeweils im Bereich der zugehörigen Querflächen 12, 13 der komprimierte und verformte Verformungsbereich 30, der auch an beiden Teilen angeordnet sein kann. Die Position des Verformungsbereichs 30 an dem einen Teil und/oder an dem anderen Teil ist durch die Festigkeit der Materialien der Ventilführung 4 und des Anbauteils 3 bestimmt. Der Verformungsbereich 30 bildet sich an dem Teil mit der geringeren Materialfestigkeit aus. Wenn beide Teile dasselbe Material aufweisen, dann kann der Verformungsbereich 30 in den Bereichen der Querflächen 12, 13 beider Teile entstehen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Material des Anbauteils 3 weicher als das Material der Ventilführung 4. Deshalb bildet sich beim Zusammenspannen der

Verformungsbereich 30 im Bereich der Querfläche 13 und somit im Anbauteil 3 aus.

Die Widerstandskraft, die der Spannkraft entgegengesetzt ist, ist durch die Größe der Querflächen 12, 13 bestimmt. Wenn eine Spannkraft einer vorhandenen Spannvorrichtung S dazu ausgenutzt werden soll, die Verformung im Verformungsbereich 30 zu erzeugen, dann ist die Größe der Querflächen 12, 13 untere Berücksichtigung der vorhandenen Spannkraft anzupassen. Dies lässt sich durch eine

Anpassung der Querschnittsabmessungen bzw. Durchmesser d und/oder e des Ringabschnitts 4d und/oder des Kanalabschnitts He bestimmen.

Durch die Größe des dem Abstand a entsprechenden übermaßes lässt sich bestimmen, ob der Verformungsbereich 30 elastisch oder plastisch verformt wird bzw. ist. D. h. , je größer das übermaß gewählt wird, umso größer ist auch die Verformung bzw. Komprimierung im Verformungsbereich 30.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist somit die Ventilführung 4 nicht nur axial unverschieblich im Aufnahmeloch 5 positioniert, sondern es wird auch die Abdichtung zwischen der Venti1führung 4 und dem Anbauteil

3 verbessert bzw. eine radial wirksame Ringdichtung 31 (Fig. 2) geschaffen. Die Dichtheit dieser Abdichtung ist umso größer, je größer die Spannkraft und die dadurch erzeugte Verformung ist . Durch die Verformung geraten die Querflächen 12, 13 in einen besonders angepassten

Flächenkontakt aneinander, wodurch die Dichtheit besonders groß ist .

Im Rahmen der Erfindung kann deshalb diese auf Flächenpressung der aneinander liegenden Querflächen 12, 13 beruhende radiale Ringdichtung 31 die radiale Ringdichtung 25 ersetzen. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung beider radialen Ringdichtungen 25, 31 insbesondere dann, wenn es sich bei dem Leitungskanal 11 um einen Hochdruckkanal handelt, durch den im

Funktionsbetrieb ein hydraulisches Medium mit Hochdruck geleitet wird. Die radiale Ringdichtung 31 eignet sich besonders dazu, solche Drücke, insbesondere Hochdrücke, aufzunehmen und dadurch die radial äußere Ringdichtung 25 zu entlasten und deren Lebensdauer zu verlängern, wobei die Lebensdauer auch der Ringdichtung 31 sehr lang ist.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3, bei dem gleiche oder vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, und das die Ventilanordnung 1 im Endmontagezustand gemäß Fig. 1 zeigt, ist der Ringabschnitt 4d oder wenigstens ein Endabschnitt des Ringabschnitts 4d durch ein zusätzliches Bauteil, nämlich einen Ring 4e, gebildet bzw. ersetzt, der an einem entsprechend seiner axialen Abmessung gekürzten

Ventilführungskörper angesetzt ist und den Kanalabschnitt Hd umgibt. Die Mantelfläche des Ringes 4e kann an die Innenabmessung des Dichtrings 25a so angepasst sein, dass sie eine Sitzfläche für den Dichtring 25a bildet.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass der Ring 4e mit einem Material ausgebildet werden kann, das unabhängig ist von dem Material des übrigen Ventilführungskörpers, und das härter oder weicher gewählt

werden kann, als das Material des Anbauteils 3. Im letzteren Falle ergibt sich der Verformungsbereich 30 im Bereich der Querfläche 12, d. h. im Anlagebereich des Ringes 4e.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann anstatt eines O-Rings auch eine in anderer Weise ausgebildete elastische Dichtung verwendet werden. Die elastische Dichtung kann aus Gummi oder einem synthetischen Polymermaterial bestehen. Alle beschriebenen oder gezeichneten Merkmale sind im Rahmen der Erfindung beliebig miteinander kombinierbar.