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Druckbegrenzungsventil
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, die Nachteile der bisher bekannten Einrichtungen zu vermeiden.
Es ist auch bei den bisher bekannten Getrieben bekannt, einen sogenannten Kurzschlussschieber vorzusehen, durch den willkürlich die beiden Leitungen, von denen jeweils eine Druckleitung und eine Rücklaufleitung sein kann, miteinander verbindbar sind. Derartige Kurzschlussschieber haben den Zweck, zu ermöglichen, dass wenn durch den Kurzschlussschieber die beiden Leitungen miteinander verbunden sind, der hydraulische Motor von seiner Welle her durchgedreht werden kann, ohne dabei einen grösseren als den seiner inneren Reibung entsprechenden Widerstand zu bieten und vor allen Dingen ohne dadurch einen Druck in dem hydraulischen System aufzubauen. Es ist bisher nicht bekannt, derartige Kurzschlussschieber mit den erwähnten Überdruckventilen in geeigneter Weise zu kombinieren und die vorliegende Erfindung bezweckt weiterhin, eine derartige Kombination zu ermöglichen.
Bei dem Druckbegrenzungsventil gemäss der vorliegenden Erfindung ist im Gehäuse eine Bohrung vorgesehen, an der zwei axial voneinander entfernt angeordnete Erweiterungsräume angeordnet sind, wobei in der Bohrung ein Steuerkolben gegen den Druck einer Feder verschiebbar gelagert ist und in dem Steuerkolben zwei Überdruckventile angeordnet sind, deren Abströmseiten mit dem Aufnahmeraum vor der der Federbelastung gegenüberliegenden Seite des Steuerkolbens in Verbindung stehen und von denen jedes mit einem Kanal verbunden ist, wobei bei Schliesslage des Steuerkolbens jeder der Kanäle in einen der Erweiterungsräume mündet.
Bei dem Druckbegrenzungsventil gemäss der Erfindung sind also die zwei erforderlichen Überdruckventile in einem gemeinsamen Steuerkolben angebracht, wobei die Überdruckventile lediglich als Vorsteuerventile dienen und entsprechend klein bemessen sein können, während der Steuerkolben selbst den grossen Querschnitt freigibt, der erforderlich ist, um gegebenenfalls die gesamte Fördermenge der Pumpe überströmen zu lassen.
Es wird dadurch erzielt, dass das Druckbegrenzungsventil als solches gegenüber den bisher bekannten Druckbegrenzungsventilen für ähnliche Zwecke sehr klein ist. Jeder der beiden Erweiterungsräume ist mit einer der Leitungen verbunden, in denen durch das Ventil der Druck begrenzt werden soll. Über die Kanäle in dem Steuerkolben ist somit über jeden Erweiterungsraum eines der Überdruckventile mit einer Leitung verbunden. Steigt in einer der Leitungen der Druck über die vorgegebene Grenze hinaus, so öffnet das entsprechende Überdruckventil im Kolben, so dass die Druckflüssigkeit über dieses Überdruckventil abströmt und in den Aufnahmeraum vor dem Steuerkolben strömt und aus diesem Raum heraus den Steuerkolben gegen die Federbelastung verdrängt.
Bei dieser Verschiebung des Steuerkolbens verbindet eine in diesem angeordnete Ringnut die beiden Erweiterungsräume miteinander, so dass nun die Druckflüssigkeit aus der Leitung mit dem zu hohen Druck durch die Ringnut in die Leitung mit niederem Druck-also derart, dass sie nicht aus dem Kreislauf verlorengeht-abströmen kann, wobei für das Abströmen ein grosser Querschnitt zur Verfügung steht.
Zweckmässigerweise steht der Aufnahmeraum vor dem Steuerkolben mit einem an sich bekannten Spülventil in Verbindung, das den Aufnahmeraum ebenso wie das Druckbegrenzungsventil für die Niederdruckseite jeweils mit der den niedrigen Druck führenden Leitung verbindet. Hiedurch wird erzielt, dass auch die durch eines der im Steuerkolben angeordneten Überdruckventile abschliessenden Flüssigkeitsmengen jeweils der Niederdruckleitung wieder zugeführt werden und somit nicht dem Kreislauf verloren- gehen. Wäre aus dem Aufnahmeraum gar kein ständiger Abfluss vorgesehen, so müsste zumindest ein Ventil vorgesehen sein, welches jedesmal, wenn der Steuerkolben sich verschoben hat und in seine Normallage zurückkehren soll, geöffnet werden müsste, beispielsweise willkürlich über eine manuelle Betätigungsvorrichtung.
Gemäss einem weiteren Schritt der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Abflussleitung, durch die Flüssigkeit aus dem Aufnahmeraum abströmen kann, eine Drosselstelle vorgesehen ist ; durch diese Drosselstelle wird der gegebenenfalls durchein Überdruckventil im Steuerkolben durchtretende Flüssigkeitsstrom derart gedrosselt, dass im Aufnahmeraum ein Druck angestaut wird, der den Steuerkolben gegen die Federbelastung zu verschieben vermag. Wenn der Aufnahmeraum über ein Spülventil jeweils mit der Niederdruckleitung verbunden ist, so dass die über den Aufnahmeraum abströmende Flüssigkeitsmenge jeweils im Kreislauf verbleibt, kann die Drosselstelle so gross gewählt werden, dass keine Verstopfungsgefahr besteht, ohne dabei die Gefahr einzugehen, dass unzulässig grosse Ölverluste im Kreislauf auftreten.
Der freie Querschnitt der Drosselstelle muss auf den der Überdruckventile abgestimmt sein.
Gemäss einem weiteren Schritt der Erfindung sind beide im Steuerkolben angeordneten Rückschlagventile durch eine gemeinsame Feder belastet. Das hat den Vorteil, dass die Feder, die bei den gegebenen Kräften ein relativ grosses Bauteil ist, nur einmal vorhanden zu sein braucht. Zweckmässigerweise ist dabei die Feder derart angeordnet, dass sie gegen einen Stützstift abgestützt ist, der sich anderseits in der Mitte eines kippbar auf ihm gelagerten Drucktellers abstützt, wobei jede Seite des Drucktellers gegen den verschiebbaren Ventilkörper eines der beiden Überdruckventile abgestützt ist. Dabei ist es vollkommen gleichgültig, ob die Ventilkörper der Überdruckventile in an sich bekannter Weise Kugeln oder Ventilkegeln sind.
Da der Fall, dass beide Ventile gleichzeitig öffnen, nicht vorgesehen zu sein braucht, lässt sich durch die vorbeschriebene Anordnung eine einwandfreie und stets gleichbleibende Belastung der Ventilkörper bewirken.
Der dem Aufnahmeraum gegenüberliegende, von dem Steuerkolben begrenzte Raum soll stets mit dem gleichen Druck beaufschlagt sein wie der Raum, mit dem der Aufnahmeraum über eine Drosselstelle in Verbindung steht, d. h. wenn der Aufnahmeraum über eine Drossel mit einem Raum in Verbindung steht,
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der über ein Spülventil stets mit der Niederdruckleitung verbunden ist, und deshalb mit dem in dieser herrschenden Druck beaufschlagt ist, so soll ebenfalls der dem Aufnahmeraum gegenüberliegende Raum vor der andern Seite des Steuerkolbens mit dem Kanal in Verbindung stehen, der über das Spülventil immer mit der jeweiligen Niederdruckleitung in Verbindung steht, um einen Gleichgewichtszustand der aus dem Druck resultierenden Kräfte am Steuerkolben zu erzielen.
Eine derartige Verbindung dieses Raumes vor dem Steuerkolben ist auch erforderlich, damit der Steuerkolben in diesen Raum hineingeschoben werden kann und dabei die in diesem Raum befindliche Flüssigkeit verdrängen kann. Eine derartige Verbindung ist nur dann entbehrlich, wenn dieser Raum mit Luft gefüllt ist, wobei beispielsweise die Luft unter Druck stehen kann, so dass dieses Luftpolster eine mechanische Feder ersetzt. Zweckmässigerweise ist in der Leitung, durch die Flüssigkeit aus diesem Raum abströmen kann, eine weitere Drosselstelle vorgesehen, die die Bewegungen des Steuerkolbens dämpft und insbesondere verhindert, dass der Steuerkolben zu rasch in seine Schliessstellung zurückkehrt, wenn infolge Öffnens des Überströmkanals an der Ringnut der Druck abgebaut wird.
Die praktische Erfahrung zeigt, dass ein einwandfreies und ruhiges Arbeiten des Überdruckventils bei geeigneter Wahl der Drosselstellen gesichert ist.
Ein weiterer Schritt der Erfindung besteht darin, das Druckbegrenzungsventil gemäss der vorliegenden Erfindung derart weiter auszugestalten, dass es gleichzeitig als Kurzschlussschieber verwendet werden kann, d. h. dass durch eine willkürlich zu betätigende Einrichtung der volle Überströmquerschnitt geöffnet und offengehalten werden kann. Zu diesem Zweck ist eine Einrichtung vorgesehen, durch die der Steuerkolben willkürlich in die Lage verschiebbar und in dieser gegebenenfalls verriegelbar ist, in der die Ringnut am Steuerkolben die beiden Erweiterungsräume miteinander verbindet. Eine derartige Einrichtung kann aus einer Spindel oder einer Nocke oder einer ähnlichen Vorrichtung bestehen, die durch einen Hebel manuell betätigt wird.
Es kann dabei weiterhin vorgesehen sein, dass während der Betätigung, also beispielsweise während auf den Hebel eine Kraft ausgeübt wird, besondere Umgehungsventile geöffnet sind, durch die die Drosselstellen umgangen werden können, so dass der Steuerkolben schnell verschoben werden kann, ohne dass dazu eine grosse Kraftaufwendung erforderlich ist.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes im Schnitt dargestellt.
Fig. l zeigt ein Druckbegrenzungsventil gemäss der Erfindung im Schnitt. Fig. 2 zeigt dasselbe Druckbegrenzungsventil in einer andern Arbeitslage. Fig. 3 zeigt ein Druckbegrenzungsventil, das gleichzeitig als Kurzschlussschieber ausgestaltet ist.
In dem Gehäuse 19 des in den Fig. l und 2 dargestellten Ventils ist eine Bohrung vorgesehen, in der ein Steuerkolben 14 gegen eine Feder 12 verschiebbar gelagert ist. Die Bohrung ist an beiden Enden durch je einen Abschlussstopfen 13 abgeschlossen. An der Bohrung in dem Gehäuse 19 sind zwei Erweiterungs-
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deren Druck begrenzt werden soll, in Verbindung. Der Raum 2 steht über die Leitung 23 mit der zweiten dieser Leitungen in Verbindung. In dem Steuerkolben 14 sind zwei Kanäle 3 und 4 vorgesehen, die jeweils durch eine Ventilkugel 5 abgeschlossen sind. In der in Fig. l dargestellten Ruhelage des Druckbegrenzungsventils mündet der Kanal 3 in den Erweiterungsraum 1, der Kanal 4 mündet in den Erweiterungsraum 2.
Der Druckteller 6 stützt sich auf beiden Ventilkugeln 5 ab und ist über den Stützstift 21 und dem Führungskörper 20 von der Feder 7 belastet. Mittels einer Stellschraube 8 ist die Vorspannung der Feder 7 willkürlich regelbar. Die Stellschraube 8 ist an der inneren Bohrung, in der der Führungskörper 20 geführt ist, mit Nuten versehen, durch die Flüssigkeit in den Aufnahmeraum 9 zwischen dem Abschlussstopfen 13 und dem Steuerkolben 14 eintreten kann. Dieser Aufnahmeraum 9 ist durch eine Leitung mit dem Kanal 16 verbunden, wobei in diese Leitung eine starre Drossel 10 eingebaut ist. Der Kanal 16 steht über ein in der Zeichnung nicht mehr dargestelltes Spülventil jeweils mit der Niederdruckleitung in Verbindung.
Der Raum 15, in dem die Feder 12 angeordnet ist, steht ebenfalls über eine Bohrung mit dem Kanal 16 in Verbindung, wobei in dieser Bohrung eine starre Drossel 11 angeordnet ist. Der Steuerkolben 14 weist eine Ringnut auf, die an der Kante 17 in den zylindrischen Umfang des Steuerkolbens 14 übergeht.
An der Kante 18 geht die zylindrische Bohrung im Gehäuse 19 in den Erweiterungsraum 2 über.
Die Wirkungsweise des Ventils ist folgende :
Vorausgesetzt, die Leitung 22 sei mit der Hochdruckleitung und die Leitung 23 mit der Niederdruckleitung verbunden und in der Hochdruckleitung überschreite der Druck die zulässige Höchstgrenze, so strömt Flüssigkeit durch den Kanal 3 vor die diesem zugeordnete Ventilkugel 5 und hebt diese gegen die durch die Feder 7 bewirkte Anpresskraft des Drucktellers 6 ab, so dass die Druckflüssigkeit in den Aufnahmeraum 9 strömt. Da die Druckflüssigkeit aus diesem Aufnahmeraum 9 durch die Drossel 10 nicht so schnell abfliessen kann, wie weitere Flüsigkeit nachströmt, wird der Steuerkolben 14 nach rechts verschoben, bis die Steuerkante 17 über die Steuerkante 18 hinausgefahren ist und die in Fig. 2 dargestellte Lage erreicht ist.
In dieser Lage sind die beiden Erweiterungsräume 1 und 2 durch die Ausnehmung des Steuerkolbens miteinander unmittelbar verbunden, so dass die Druckflüssigkeit von der Leitung 22 zu der Leitung 23 abfliessen kann. Befindet sich das Ventil in seiner in Fig. l dargestellten Normallage und die Leitung 23 ist mit der Hochdruckleitung und die Leitung 22 ist mit der Niederdruckleitung verbunden und in der Hochdruckleitung ist der höchstzulässige Druck überschritten, so strömt durch den Kanal 4 Flüssigkeit, die die diesem zugeordnete Ventilkugel 5 von ihrem Sitz abhebt, so dass die Druckflüssigkeit weiterhin wiederum in den Aufnahmeraum 9 strömt und den Steuerkolben wiederum in die in Fig.
2 dargestellte
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Lage verschiebt und dadurch bewirkt, dass die beiden Erweiterungsräume 1 und 2 somit die Leitungen 22 und 23 miteinander in Verbindung gebracht werden.
Da das Ventilgehäuse 19 völlig symmetrisch ist, ist es gleichgültig, wie herum der Steuerkolben 14 ein- gebaut ist, sofern nur die Feder 12 in der entsprechenden Ausnehmung des Steuerkolbens 14 gelagert ist.
Das hat den weiteren Vorteil, dass nicht durch einen Einbaufehler eine Situation entstehen kann, in der eine der Leitungen nicht gegen unzulässig hohen Druck abgesichert ist.
Das in Fig. 3 dargestellte Druckbegrenzungsventil unterscheidet sich von dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Druckbegrenzungsventil lediglich dadurch, dass eine Einrichtung vorgesehen ist, durch die willkürlich der Steuerkolben 14 gegen die durch die Feder 12 auf ihn ausgeübte Belastung verschiebbar ist.
Zu diesem Zweck ist in dem Abschlussstopfen 24 eine Führungshülse 26 fest gelagert, welche eine schraubenförmige Führungsfläche 29 aufweist. Fernerhin ist ein Stössel 28 vorgesehen, der durch den Abschlussstopfen 24 druckdicht hindurchgeführt ist und mit einem Hebel 25 in Verbindung steht. In den Stössel 28 ist ein Führungsstift 27 eingesetzt, welcher mit der schraubenförmigen Führungsfläche 29 zusammenwirkt.
Wird der Hebel 25 aus der in Fig. 3 dargestellten Lage um 1800 geschwenkt, so gleitet der Führungsstift 27 an der schraubenförmigen Führungsfläche 29 derart ab, dass der Stössel 28 gegen den Steuerkolben 14 verschoben wird und diesen soweit gegen die Feder 12 verschiebt, dass wiederum die Steuerkante 17 über die Steuerkante 18 hinausgeführt wird und somit die beiden Erweiterungsräume 1 und 2 miteinander in Verbindung gebracht werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Druckbegrenzungsventil, welches zwischen zwei Leitungen angeordnet ist, von denen wechselweise eine Hochdruckleitung und eine Niederdruckleitung ist, und in dem federbelastete Überdruckventile vorgesehen sind, von denen mindestens eines bei Überschreiten eines vorbestimmten Grenzdruckes öffnet und beide Leitungen miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass, wie an sich bekannt, ein beide Leitungen in einer ihm möglichen Lage verbindender, vom Druck in den Leitungen entlasteter Steuerkolben (14) vorgesehen ist, und dass in diesem zwei Überdruckventile vorgesehen sind, wobei in der Lage des Steuerkolbens, in der die beiden Leitungen nicht miteinander verbunden sind,
jedes der beiden Überdruckventile mit seiner Zulaufleitung mit einer der beiden Leitungen in Verbindung steht und wobei die Abströmseiten beider Überdruckventile mit einem Raum vor einer Stirnfläche des Steuerkolbens, aus dem dieser verdrängbar ist, in Verbindung stehen.