PUB - A 4/3-Way Flat Slide Valve With a Metallic Main Stage

 

Im Rahmen des Symposium on Fluid Power and Motion Control in Bath ist eine Veröffentlichung zum Thema „A 4/3-Way Flat Slide Valve With a Metallic Main Stage“ erschienen.

   

Die meisten Proportional-Wegeventile, die derzeit in der Praxis eingesetzt werden, sind Kolbenschieberventile. Ein Nachteil dieser Bauart ist die auftretende Leckage zwischen Schieber und Hülse bzw. Gehäuse. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Lebensdauer durch den Verschleiß an den Steuerkanten begrenzt ist. Der keramische Flachschieber ist ein vielversprechendes Konzept, das es erlaubt, die genannten Leckagen zu reduzieren und die Lebensdauer zu erhöhen. Im Gegensatz zu Kolbenschieberventilen besteht die Hauptstufe des Flachschiebers aus drei Platten. Die bewegliche Schieberplatte ist von zwei Steuerplatten umgeben. Durch eine Druckkompensation wird eine äußere Kraft auf die Hauptstufe ausgeübt, die die Platten zusammenpresst und einer Spaltaufweitung entgegenwirkt und dadurch eine wirksame Reduzierung der auftretenden Leckage bewirkt. Der plattenweise Aufbau der Hauptstufe ermöglicht den Einsatz von technischer Keramik, die widerstandsfähiger gegen abrasiven Verschleiß ist und dadurch die Lebensdauer der Ventile verlängern kann. Eine Herausforderung bei der Realisierung des Flachschiebers ist die Gestaltung der Druckkompensation. Ist die durch die Druckkompensation aufgebrachte Kraft nicht ausreichend, um eine Spaltbildung zwischen den Platten zu verhindern, kommt es zu einer erhöhten Leckage, was zu einer Reduzierung des Wirkungsgrades führt. Ist die durch die Druckkompensation aufgebrachte Kraft zu hoch, treten hohe Reibungskräfte zwischen den Platten auf und eine Verstellung der Schieberplattenposition durch einen Aktor ist nicht mehr möglich. Daher ist die Auslegung der Druckkompensation entscheidend für den Erfolg des Konzepts. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse der Erprobung der Hauptstufe vorgestellt, die aus zwei metallischen Steuerplatten und einer Schieberplatte aus Sondermessing besteht. Die Hauptstufe ist so ausgelegt, dass ein 4/3-Wegeventil mit Proportionalcharakteristik realisiert werden kann, wie es auch bei am Markt erhältlichen Kolbenschieberventilen der Fall ist. Dazu wurden neben den Druckkräften weitere Einflüsse auf die resultierende Kraft der Druckkompensation ermittelt und deren Einfluss anhand von Prüfstandsergebnissen abgeschätzt. Mit einem in MATLAB geschriebenen Programm lassen sich die im Ventil herrschenden Kräfte für verschiedene Geometrien zeiteffizient berechnen und mit Prüfstandsversuchen validieren.

 

Titel	Autor(en)
A 4/3-Way Flat Slide Valve With a Metallic Main Stage Buchbeitrag, Beitrag zu einem Tagungsband (2020)	Aengenheister, Stefan Figge, Felix Chao, Liu Broeckmann, Christoph Schmitz, Katharina