Zusatzpatent zurr Hauptpatent Nr. 364671 Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine weitere Ausbildung des vorgesteuerten Sicherheits ventils entsprechend dem Hauptpatent.
Gegenstand des Patentanspruches des Haupt patentes bildet ein vorgesteuertes Sicherheitsventil für Drucksysteme mit zwei wechselweise Hochdruck führenden Druckseiten, wobei ein Hauptventil vor gesehen ist, das zwei in einem Ventilgehäuse ange ordnete, zum Anschluss an je eine Druckseite be stimmte Öffnungen miteinander verbindet, welches sich dadurch kennzeichnet, dass im Hauptventilkol- ben zwei Rückschlagventile vorgesehen sind, von denen jedes eine der Öffnungen mit einem gemein samen, hinter dem Hauptventilkolben im Gehäuse vorgesehenen Druckraum verbindet und dass dieser Druckraum mit einem einzigen Vorsteuerventil ver bunden ist,
wobei am Hauptventilkolben zwei öff- nungsflächen vorgesehen sind, von denen jede einer der genannten Öffnungen zugekehrt ist, und der im Druckraum herrschende Druck eine am Hauptven- tilkolben vorgesehene Schliessfläche beaufschlagt.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun eine Verbesserung dieses Sicherheitsventils in dem Sinne zu schaffen, dass eine schnellere Reaktion des Haupt ventilkolbens erreicht wird. Das erfindungsgemässe Sicherheitsventil zeichnet sich nun dadurch aus, dass jede der zwei Öffnungsflächen am Hauptventilkol- ben praktisch gleich gross ist wie die gemeinsame Schliessfläche, wobei eine am Haupnventilkolben angreifende Feder vorgesehen ist, die in Schliessrich tung wirkt.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Aus führungsform des erfindungsgemässen vorgesteuer- ten Sicherheitsventils dargestellt.
Mit 101 ist darin ein Steuer- oder Ventilgehäuse bezeichnet, das eine zylindrische Bohrung 102 auf weist. In dieser Bohrung ist eine Ventilhülse 104 angeordnet, die durch einen an der Oberseite der selben anliegenden Flanschdeckel 105 in der Boh rung festgehalten wird. Der Flanschdeckel 105 ist mittels Schrauben 106 am Ventilgehäuse 101 be festigt. Die Ventilhülse weist in ihrem unteren Teil einen Absatz 107 auf, in welchem radiale öffnun- gen 108 vorgesehen sind, die mit dem durch die Hülse gebildeten Zylinderraum 109 in Verbindung stehen.
Der unterhalb der Öffnungen 108 anschlie ssende Teil <B>103</B> der Ventilhülse besitzt einen redu zierten Innendurchmesser und bildet einen nach aufwärts gerichteten, ringförmigen Ventilsitz 110. Im Zylinderraum 109 ist ein den Schliesskörper des Hauptventils bildender becherförmiger Ventilkolben 111 verschiebbar angeordnet, der an seinem Boden stück 112 mit einer ringförmigen Schliessfläche 113 versehen ist. Diese wirkt mit dem Ventilsitz 110 zusammen, wenn sich der Ventilkolben in der Schliesslage befindet. Ein hohler Führungszapfen 115 ist mit einem an seinem unteren Ende vorgesehenen Flansch 116 zwischen Ventilhülse 104 und Flansch deckel 105 in zentrierter Lage befestigt.
Am Flansch 116 stützt sich eine schraubenförmige Druckfeder 117 ab, die auf dem Bodenstück 112 des Ventil- kolbens 111 aufliegt, so dass dieser in seiner in der Zeichnung dargestellten Schliesslage gehalten wird.
Die Bohrung 118 des Führungszapfens 115 ent hält einen verschiebbaren Vorsteuerventil-Schliess- körper 119, der unter der Wirkung einer Druck feder 120 eine Vorsteuerventilöffnung 121 abschliesst, die die Bohrung 118 mit dem Raume 122 zwischen Führungszapfen und Ventilkolben verbindet. Der Führungszapfen ist von Flüssigkeitskanälen 123 durchsetzt, welche über im Flanschdeckel 105 vor gesehene radiale Nuten 124 mit einem Ringraum 125 in Verbindung stehen.
Der Ringraum 125, wel cher zwischen Ventilhülse 104 und Bohrung 102 im Ventilgehäuse 101 gebildet wird, steht über eine Ablaufbohrung 126 in diesem letzteren, z. B. mit einem nicht dargestellten Sumpf in Verbindung.
Die Feder 120 erstreckt sich durch eine zen trale Gewindebohrung 127 im Flanschdeckel 105 und stützt sich mit ihrem oberen Ende in einer Ein stellschraube 128 ab, welche in die Gewindebohrung 127 eingeschraubt ist. Die Einstellschraube ist im Flanschdeckel 105 mittels einer Mutter 129 gegen Verdrehung gesichert und durch eine auf dem Flanschdeckel aufgeschraubte Kappe 130 abgedeckt.
Im Bodenstück 112 des Ventilkolbens 111 sind zwei Rückschlagventile 131 und 132 in Form von federbelasteten Kugeln vorgesehen, die über einen Kanal 133 und eine einstellbare Drosselschraube 134 die Bohrung 109 und die des Teiles 103 mit dem Raum 122 verbinden, während durch diese Ventile der Ausfluss von Flüssigkeit in umgekehrter Richtung verhindert wird. Das Ventilgehäuse 101 besitzt zwei Anschlussbohrungen 135 und 136, von denen die erstere mit den Öffnungen 108 und die letztere mit der Bohrung des Teiles<B>103</B> in Verbin dung steht.
An seinem oberen Teil ist der Ventilkolben 111 vom Durchmesser b2 auf einen kleineren Durchmes ser d abgesetzt, wobei die entsprechende, aus dem Raume 122 beaufschlagte Fläche praktisch gleich gross ist wie jede der beiden Öffnungsflächen, die durch die Durchmesser b2 b1 und a bestimmt sind. Der durch die Durchmesser bd begrenzte Ring raum 137 steht über eine Bohrung 138 mit einer Längsnut 139 an der Aussenseite der Ventilhülse 104 in Verbindung, die in die Umfangsnut<B>125</B> mündet. Der Ringraum<B>137</B> ist somit ständig mit dem Ab lauf 126 verbunden.
Die nachfolgend beschriebene Wirkungsweise des Sicherheitsventils beruht auf der Annahme, dass die Anschlussbohrungen 135 und 136 wechselweise mit der Hochdruck- bzw. der Niederdruckseite einer Flüssigkeitspumpe, z. B. in einem hydrostatischen Fahrzeuggetriebe in Verbindung stehen, wobei das Ventil den Zweck hat, bei überschreitung eines bestimmten Höchstdruckes auf der Hochdruckseite die Verbindung zwischen den Bohrungen 135 und 136 freizugeben und Druckmedium auf die Nieder druckseite abströmen zu lassen.
Es sei angenommen, dass die Bohrung 135 an die Hochdruckseite angeschlossen sei. In diesem Falle kann Druckmedium über die Öffnungen 108, das geöffnete Rückschlagventil 131, den Kanal 133 und die Drosselschraube 134 in den Raum 122 ein treten, so dass also in diesem Raum der an der Hochdruckseite wirkende Druck herrscht, da das Rückschlagventil 132 geschlossen ist.
Der im Inneren des Raumes 122 herrschende Druck wirkt auf die Kreisfläche vom Durchmesser d am Ventil kolben 111 und presst diesen, unterstützt durch den Druck der Feder 117, gegen den Ventilsitz 110. Der auf die durch die Durchmesser <B>b. -b,</B> bestimmte Ring- fläche einwirkende Druck des Mediums, welcher eine gleich grosse Kraft ausübt wie der auf die Fläche d ein wirkende Flüssigkeitsdruck, ist infolge der im Schliess sinne wirkenden Feder 117 nicht in der Lage, den Ventilkolben vom Ventilsitz 110 abzuheben bzw. die Verbindung mit der Bohrung des Teiles<B>103</B> herzustellen.
Der im Raume 122 vorhandene Druck wirkt über die Bohrung 121 auch auf den Steuer körper<B>119</B> des Vorsteuerventils, der jedoch unter der Wirkung der Druckfeder 120 in seiner Schliess lage gehalten wird. Die Druckfeder 120 ist mittels der Einstellschraube 128 auf eine bestimmte Vor spannung eingestellt, welche dem Ansprechdruck des Vorsteuerventils entspricht bzw. diesen Ansprech- druck bestimmt.
übersteigt der auf der Hochdruckseite bzw. in den Bohrungen 108 und im Raume 122 herrschende Druck den Ansprechdruck des Vorsteuerventils, so verschiebt sich der Steuerkörper 119 entgegen der Wirkung der Feder 120 nach aufwärts, so dass Druck medium aus dem Raume 122 durch die Bohrung 121 und die Bohrung<B>123</B> in die Bohrung<B>118</B> abströmt, welch letztere über die Nuten 124 mit dem Ablaufkanal 126 in Verbindung steht. Nach dem die Schraube 134 als Drosselstelle wirkt, bildet sich zwischen der Bohrung 109 und dem Raume 122 ein Druckunterschied, wobei der kleinere im Raume 122 herrschende, auf die Fläche vom Durch messer d einwirkende Druck zusammen mit der Schliesskraft der Feder 117 nicht in der Lage ist, den Ventilkolben 111 in der Schliesslage zu halten.
Ent gegen der Wirkung der Feder 117 wird der Ventil kolben 111 durch den an der Fläche b2 b1 angrei fende Druck nach aufwärts verschoben, so dass Druckmedium in die Bohrung des Teiles 103 ab strömen kann, die mit der Niederdruckseite in Ver bindung steht. Vorsteuerventil und Hauptventil schliessen sich wieder, sobald der Druck im Raume 122 wieder dem Ansprechdruck angeglichen ist und zwischen diesem Raume und der Hochdruckseite auch kein Druck unterschied mehr besteht.
Ist die Bohrung 136 an die Hochdruckseite an geschlossen, so entspricht die Wirkungsweise dem Vorbeschriebenen mit der Ausnahme, dass der Raum 122 über das Rückschlagventil 132 und den Kanal 133 mit dieser Hochdruckseite in Verbindung steht. Daneben ist der über der Fläche a wirkende Druck für die Öffnung des Hauptventils bzw. die Verschie bung des Ventilkolbens 111 massgebend.
Das durch die Ablaufbohrung 126 abströmende Öl kann in einem Ölsumpf aufgefangen und wieder verwendet werden.
Nachdem das Vorsteuerventil infolge seiner Ver bindung mit dem Raume 122 wechselweise für beide Druckseiten wirksam ist, wird gewährleistet, dass an der jeweiligen Hochdruckseite der eingestellte maxi male Druck nicht überschritten werden kann. Währenddem bei dem in der Zeichnung darge stellten Ausführungsbeispiel die Regulierung der Federvorspannung und damit des Ansprechdruckes mittels der Schraube 128 geschieht, könnte statt dessen auch ein unter dem Drucke eines Steuer mediums verschiebbarer Kolben auf die Feder ein wirken.
Hierbei wäre es denkbar, den Kolben zwi schen mehreren Endlagen beweglich anzuordnen, um vorbestimmte feste Werte für die Vorspannung der Feder einstellen zu können.
Es ist nicht notwendig, dass die Flächen, welche durch die Durchmesser<I>d,</I> bz bi und<I>a</I> bestimmt wer den, alle absolut gleich gross sind; jedoch ist der Hauptventilkolben in der Lage, schneller zu rea gieren, wenn die Schliessfläche entsprechend d nicht wesentlich grösser bemessen wird als die beiden öffnungsflächen. Dies gestattet, den Druck in dem an die Leitungen 135 und 136 angeschlossenen System mit nur geringen Schwankungen zu beherr schen.
Mit Hilfe der Drosselschraube 134 ist es übri gens möglich, den Druckabfall zu verändern und den Durchfluss der Viskosität des Druckmediums anzupassen.
Es ist auch möglich, an den Druckraum ein ausserhalb des Ventilgehäuses angeordnetes Hilfs- steuerventil anzuschliessen, das magnetisch oder ma nuell betätigbar ist und welches gestattet, die Schliess fläche d ganz oder teilweise vom Druckmedium zu entlasten, um das Hauptventil willkürlich oder nach einer bestimmten Gesetzmässigkeit zu öffnen.
Additional patent to the main patent no. 364671 The present invention is a further development of the pilot operated safety valve according to the main patent.
The subject of the claim of the main patent is a pilot operated safety valve for pressure systems with two alternately high pressure leading pressure sides, with a main valve is seen, which connects two openings arranged in a valve housing, for connection to one pressure side each, which is characterized by it that two check valves are provided in the main valve piston, each of which connects one of the openings with a common pressure chamber provided behind the main valve piston in the housing and that this pressure chamber is connected to a single pilot valve,
Two opening surfaces are provided on the main valve piston, each of which faces one of the named openings, and the pressure prevailing in the pressure chamber acts on a closing surface provided on the main valve piston.
The present invention now aims to improve this safety valve in the sense that a faster reaction of the main valve piston is achieved. The safety valve according to the invention is now characterized in that each of the two opening areas on the main valve piston is practically the same size as the common closing area, with a spring acting on the main valve piston being provided which acts in the closing direction.
The drawing shows an example of an embodiment of the pilot operated safety valve according to the invention.
With 101 therein a control or valve housing is referred to, which has a cylindrical bore 102 on. In this bore a valve sleeve 104 is arranged, which is held by a flange cover 105 resting against the top of the same in the Boh tion. The flange cover 105 is fastened to the valve housing 101 by means of screws 106. In its lower part, the valve sleeve has a shoulder 107 in which radial openings 108 are provided, which are connected to the cylinder space 109 formed by the sleeve.
The part 103 of the valve sleeve below the openings 108 has a reduced inside diameter and forms an upwardly directed, annular valve seat 110. A cup-shaped valve piston 111, which forms the closing body of the main valve, is arranged displaceably in the cylinder chamber 109. the piece 112 with an annular closing surface 113 is provided at its bottom. This interacts with the valve seat 110 when the valve piston is in the closed position. A hollow guide pin 115 is attached to a flange 116 provided at its lower end between valve sleeve 104 and flange cover 105 in a centered position.
A helical compression spring 117 is supported on the flange 116 and rests on the bottom piece 112 of the valve piston 111 so that the latter is held in its closed position shown in the drawing.
The bore 118 of the guide pin 115 contains a displaceable pilot valve closing body 119 which, under the action of a pressure spring 120, closes a pilot valve opening 121 which connects the bore 118 with the space 122 between the guide pin and valve piston. The guide pin is penetrated by liquid channels 123, which are connected to an annular space 125 via radial grooves 124 in the flange cover 105.
The annular space 125, wel cher is formed between valve sleeve 104 and bore 102 in the valve housing 101, is via a drain hole 126 in this latter, for. B. in connection with a sump, not shown.
The spring 120 extends through a central threaded hole 127 in the flange cover 105 and is supported with its upper end in an adjusting screw 128 which is screwed into the threaded hole 127. The adjusting screw is secured against rotation in the flange cover 105 by means of a nut 129 and is covered by a cap 130 screwed onto the flange cover.
In the bottom piece 112 of the valve piston 111 two check valves 131 and 132 in the form of spring-loaded balls are provided, which connect the bore 109 and that of the part 103 with the space 122 via a channel 133 and an adjustable throttle screw 134, while the outflow of Liquid is prevented in the reverse direction. The valve housing 101 has two connection bores 135 and 136, of which the former is in communication with the openings 108 and the latter with the bore of the part 103.
At its upper part, the valve piston 111 is offset from diameter b2 to a smaller diameter d, the corresponding area acted upon from space 122 being practically the same size as each of the two opening areas determined by the diameter b2 b1 and a. The annular space 137 delimited by the diameter bd is connected via a bore 138 to a longitudinal groove 139 on the outside of the valve sleeve 104 which opens into the circumferential groove 125. The annular space 137 is thus constantly connected to the drain 126.
The mode of operation of the safety valve described below is based on the assumption that the connection bores 135 and 136 alternate with the high-pressure or the low-pressure side of a liquid pump, e.g. B. in a hydrostatic vehicle transmission, the valve has the purpose of releasing the connection between the bores 135 and 136 when a certain maximum pressure is exceeded on the high pressure side and allowing pressure medium to flow off on the low pressure side.
It is assumed that the bore 135 is connected to the high pressure side. In this case, pressure medium can enter the space 122 via the openings 108, the open check valve 131, the channel 133 and the throttle screw 134, so that the pressure acting on the high pressure side prevails in this space since the check valve 132 is closed.
The pressure prevailing in the interior of the space 122 acts on the circular area of diameter d on the valve piston 111 and, supported by the pressure of the spring 117, presses it against the valve seat 110. The pressure exerted by the diameter <B> b. -b, </B> pressure of the medium acting on a certain annular surface, which exerts the same force as the liquid pressure acting on surface d, is not able to remove the valve piston from the valve seat due to the spring 117 acting in the closing sense 110 to lift off or to establish the connection with the hole in part <B> 103 </B>.
The pressure present in the space 122 also acts via the bore 121 on the control body 119 of the pilot valve, which, however, is held in its closed position under the action of the compression spring 120. The compression spring 120 is set to a specific pre-tension by means of the adjusting screw 128, which corresponds to the response pressure of the pilot control valve or determines this response pressure.
If the pressure prevailing on the high pressure side or in the bores 108 and in the space 122 exceeds the response pressure of the pilot valve, the control body 119 moves upwards against the action of the spring 120, so that pressure medium from the space 122 through the bore 121 and the bore <B> 123 </B> flows into the bore <B> 118 </B>, the latter communicating with the drainage channel 126 via the grooves 124. After the screw 134 acts as a throttle point, a pressure difference forms between the bore 109 and the space 122, whereby the smaller pressure prevailing in the space 122 and acting on the area of diameter d together with the closing force of the spring 117 is incapable is to keep the valve piston 111 in the closed position.
Ent against the action of the spring 117, the valve piston 111 is shifted upwards by the pressure applied to the surface b2 b1 attacking pressure, so that pressure medium can flow into the bore of the part 103, which is connected to the low-pressure side. The pilot valve and main valve close again as soon as the pressure in space 122 is again adjusted to the response pressure and there is no longer a pressure difference between this space and the high pressure side.
If the bore 136 is closed on the high pressure side, the mode of operation corresponds to that described above, with the exception that the space 122 is connected to this high pressure side via the check valve 132 and the channel 133. In addition, the pressure acting over the area a for opening the main valve or for moving the valve piston 111 is decisive.
The oil flowing out through the drain hole 126 can be collected in an oil sump and used again.
After the pilot valve is alternately effective for both pressure sides as a result of its connection with the space 122, it is ensured that the set maximum pressure cannot be exceeded on the respective high pressure side. While in the embodiment shown in the drawing Darge the regulation of the spring preload and thus the response pressure is done by means of the screw 128, a piston that is displaceable under the pressure of a control medium could act on the spring instead.
It would be conceivable to arrange the piston so that it can move between several end positions in order to be able to set predetermined fixed values for the preload of the spring.
It is not necessary that the areas which are determined by the diameters <I> d, </I> bz bi and <I> a </I> are all absolutely the same size; however, the main valve piston is able to react more quickly if the closing area is not dimensioned to be significantly larger than the two opening areas. This allows the pressure in the system connected to lines 135 and 136 to be controlled with only minor fluctuations.
With the help of the throttle screw 134 it is also possible to change the pressure drop and to adjust the flow rate to the viscosity of the pressure medium.
It is also possible to connect an auxiliary control valve arranged outside the valve housing to the pressure chamber, which can be operated magnetically or manually and which allows the closing surface d to be completely or partially relieved of the pressure medium, around the main valve arbitrarily or according to a certain regularity to open.