CH668814A5

CH668814A5 - Vorgesteuertes druckbegrenzungsventil.

Info

Publication number: CH668814A5
Application number: CH209/84A
Authority: CH
Inventors: Hans-Peter Dr-Ing Riedel; Hubert Haeussler; Josef Zuercher
Original assignee: Beringer Hydraulik Gmbh
Priority date: 1983-01-26
Filing date: 1984-01-18
Publication date: 1989-01-31
Also published as: US4679586A; US4625756A; SE461542B; SE8400368L; SE8400368D0

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil gemäss dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 3 und 4.

Ein solches Druckbegrenzungsventil ist durch die US-PS 5 2835266 bekannt. Bei dem bekannten Ventil sind die Vorsteuerräume, die über den Drosselkanal jeweils mit der einen Leitung verbunden sind, über das Druckeinstellventil jeweils zur anderen Leitung entlastet. Daraus ergibt sich der Nachteil, dass das Steu-erverhälten des Ventils für die beiden Durchflussrichtungen unter-io schiedlich ist, da die Strömungswiderstände für die Entlastung der Vorsteuerräume unterschiedlich sind.

Die Aufgabe der Erfindung liegt zum einen darin, das im Oberbegriff beschriebene, vorgesteuerte Druckbegrenzungsventil so ausgestalten, dass es für beide Durchflussrichtungen eine vor-15 gebbare, insbesondere gleiche Steuercharakteristik hat.

Zum anderen ist bei Verbrauchern, die unter Vorlast stehen, z.B. Baggern, Kränen usw., neben diesem Druckbegrenzungsventil für Betrieb gegen Vorlast auch noch ein Nachsaugventil erforderlich, um bei Umkehr der Betriebsrichtung zu verhindern, dass 20 in der umgekehrten Betriebsrichtung der Druck unter den Atmosphärendruck absinkt bzw. dass durch das Nachsaugventil ein möglichst druckloses Nachspeisen des Drucköls ermöglicht wird.

Die Lösung ergibt sich aus den Kennzeichen der Ansprüche 1, 3 und 4. Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 2 wird die 25 Identität der Steuercharakteristiken für die beiden Durchflussrichtungen auch dadurch gewährleistet, dass beide Druckeinstellventile simultan einstellbar sind.

Zwar ist es bei einseitig wirkenden Druckbegrenzungsventilen bekannt, den Vorsteuerraum über das voreingestellte Druckein-30 stellventil zum Tank zu entlasten. Hierzu ist das vorgesteuerte, einseitig wirkende Druckbegrenzungsventil, welches durch das Buch «Grundlagen der Ölhydraulik» von W.Backé, 4.Aufl. 1979, Seite 242,243, bekannt ist und welches in seinem Aufbau hinsichtlich seines Ventilkolbens und der Zylinderräume dem durch 35 die US-PS 2835266 bekannten Druckbegrenzungsventil weitgehend entspricht, im Knotenpunkt einer Zulaufleitung und der in diese senkrecht einmündenden Tankleitung angeordnet. In dem bei W.Backé ausgeführten (ohne die alternativ angedeuteten, schematisierten Druckbegrenzungsventile für Fernsteuerung) vor-4o gesteuerten Druckbegrenzungsventil ist das Vorsteuerventil durch eine in ihrer Wirkkraft einstellbare Feder belastet. Diese Federkraft wird bei Überschreiten eines vorbestimmten Druckes im Vorsteuerraum der grösseren Kolbenstufe von der daraus Resultierenden, auf den Ventilkegel des Vorsteuerventils wirkenden 45 Kraft überwunden. Das Vorsteuerventil wird dadurch geöffnet und damit der Vorsteuerraum der grösseren Kolbenstufe über den Zylinderraum der kleineren Kolbenstufe und über einen den Ventilkolben koaxial durchdringenden Drosselkanal mit der Tankleitung verbunden.

so Wenn dieses Druckbegrenzungsventil im Knotenpunkt von zwei Leitungen angeordnet wird, die wechselweise als Zulaufkanal und Ablaufkanal dienen, so wäre bei diesem wie bei dem durch Die US-PS 2835266 bekannten Ventil der Vorsteuerraum der grösseren Kolbenstufe des Ventilkolbens über den Drosselkanal 55 des Ventilkolbens zum Ablaufkanal entlastbar.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein doppeltwirkendes Druckbegrenzungventil;

Fig. 2 ein Druckbegrenzungs- und Nachspeiseventil; 60 Fig. 3 den Schaltplan des doppeltwirkenden Druckbegrenzungsventils;

Fig. 4 den Schaltplan des kombinierten Druckbegrenzungsund Nachsaugeventils;

Fig. 5 Alternativausführung des doppeltwirkenden Druckbe-65 grenzungsventils.

Der Ventilkolben 1, der auch als Hauptsteuerkolben des Druckbegrenzungsventils nach Fig. 1 zu verstehen ist, steuert den Durchlass von Kanal A nach Kanal B bzw. umgekehrt von

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Kanal B nach Kanal A mit seiner Druckbegrenzungsstufe 2. Der Ventilkolben 1 weist neben seiner Druckbegrenzungsstufe 2 eine grössere Vorsteuerstufe 4 und eine kleinere Vorsteuerstufe 3 auf. Die Vorsteuerstufen 3 und 4 sind in Steuerzylinderräumen, im folgenden als Vorsteuerraum 16 und Vorsteuerraum 15 bezeichnet, gefuhrt. Der Vorsteuerraum 15 wird über den Kanal 12 und die Drossel 13 mit dem Druck des Kanals B beaufschlagt. Der Vorsteuerraum 16 wird über den Kanal 10 und die Drossel 11 mit dem Druck des Kanals A beaufschlagt. Die Kanäle 10 und 12 sind Axialkanäle im Ventilkolben 1 und sind ihrer Funktion wegen, insbesondere auch in den Ansprüchen, kurz als «Drosselkanäle» bezeichnet. Sie können jedoch auch als Kanäle im Gehäuse ausgeführt sein. Die wirksamen Kolbenflächen in den Vorsteuerräumen 15 und 16 können unterschiedlich oder gleich gross sein. Die wirksamen Kolbenflächen der Vorsteuerräume 15 und 16 sind nicht, oder jedenfalls nicht wesentlich, kleiner als die wirksamen Kolbenflächen des Ventilkolbens 1 im Kanal A bzw. Kanal B. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Kolbenflächen gleich gross. Der Ventilkolben 1 wird durch die Feder 17 in seine Schliessstellung gedrückt, in der Kanal A gegenüber Kanal B verschlossen ist bzw. umgekehrt.

Jeder Vorsteuerraum 15 bzw. 16 ist über einen Abströmkanal 18 bzw. 19 mit jeweils einem Druckeinstellventil 20, 21 - das auch als Vörsteuerventil verstanden werden kann - mit den Vorsteuerkolben 5 bzw. 6 verbunden. Die Vorsteuerkolben 5 und 6 werden durch Federn 7 auf ihre Sitze gedrückt. Die Federkraft 7 kann durch die Einstellschrauben 8 und 9 voreingestellt werden. Durch Voreinstellung der Federkraft 7 wird auch der Druck in den Vorsteuerräumen 15 und 16 eingestellt. Das durch die Vorsteuerkolben 5 und 6 abströmende Öl wird durch den Entlastungskanal 14 drucklos abgeführt.

Zur Funktion bei Stromrichtung A-B: Es herrscht im Kanal A ein höherer Druck als im Kanal B. Der Vorsteuerraum 16 ist mit dem höheren Druck des Kanals A über den Axialkanal 10 durch die Drossel 11 beaufschlagt. Solange die Vorsteuerkolben 5 und 6 schliessen, ist der Ventilkolben 1 druckausgeglichen. Die Feder 17 drückt daher den Ventilkolben 1 gegen seinen Sitz zwischen den Kanälen A und B. Wenn nun der Druck im Kanal A und dem Vorsteuerraum 16 so hoch wird, dass die Federkraft 7 am Vorsteuerkolben 6 überschritten wird, öffnet sich der Vorsteuerkolben b, der Druck im Vorsteuerraum 16 bleibt konstant, es fliesst jedoch Öl ab, so dass an der Drossel 11 des Ventilkolbens ein Druckabfall entsteht. Somit ist der Ventilkolben 1 nicht mehr druck- und kraftausgeglichen. Er hebt sich von seinem Sitz zwischen dem Kanal A und dem Kanal B ab, bis sich durch Druckausgleich zwischen Kanal A und Kanal B eine Gleichgewichtslage für den Ventilkolben 1 und den Vorsteuerkolben 6 einstellt. Von besonderem Vorteil ist dabei, dass der Vorsteuerraum 15 mit dem Axialkanal 12 und der Drossel 13 als Dämpfungsglied wirken, da die Ölverdrängung aus dem Vorsteuerraum 15 durch die Drossel 13 lediglich gedrosselt möglich ist.

Zur Funktion bei Stromrichtung von B nach A: Im Kanal B herrscht der höhere Druck, der sich über den Axialkanal 12 und die Drossel 13 auch im Vorsteuerraum 15 einstellt. Im Vorsteuerraum 16 stellt sich der niedrigere Druck des Kanals A ein.

Solange der Vorsteuerkolben 5 unter der Federkraft 7 verschlossen ist, ist der Ventilkolben 1 druckausgeglichen und wird durch die Feder 17 gegen den Sitz zwischen den Kanälen B und A gerückt. Übersteigt nun der Druck im Kanal B einen bestimmten, durch Einstellung der Feder 7 mittels der Einstellschraube 8 voreingestellten Wert, so öffnet der Vorsteuerkolben 5 und es strömt Öl aus dem Vorsteuerraum 15 über den Abströmkanal 19 in den Entlastungskanal 14. Dadurch hebt sich der Ventilkolben 1 bzw. seine Druckbegrenzungsstufe 2 von ihrem Sitz ab, bis sich der

Vorsteuerkolben 5 und der Ventilkolben 1 in einer Gleichgewichtslage befinden. In diesem Falle erfolgt eine Dämpfung dadurch, dass bei der Bewegung des Ventilkolbens 1 Öl aus dem Vorsteuerraum 16 über den Axialkanal 10 und die Drossel 11 verdrängt wird. Der Schaltplan nach Hg. 3 verwendet dieselben Bezugszeichen wie Fig. 1.

Fig. 5 zeigt, dass eines der Druckeinstellventile 20 oder 21 ersetzt werden kann, durch ein Wechselventil 24, an welches die Vorsteuerräume 15, 16 angeschlossen sind und dessen zentralem Ausgang ein gemeinsames Druckvorspannventil 25 liegt. Weiterhin ist es möglich, eines oder beide der Druckeinstellventile 20, 21 durch ein bzw. zwei z. B. elektromagnetische Drucksteuerventile zu ersetzen, durch welche dann der Strom von A nach B und/ oder von B nach A gesteuert werden kann.

Das in Fig. 2 als Ausführungsbeispiel und in Fig. 4 im Schaltsymbol dargestellte Ventil wirkt bei Strömung vom Kanal B nach Kanal A ebenfalls als Druckbegrenzungsventil. Zur Beschreibung dieser Konstruktion wird auf die Beschreibung zu Fig. 1 für die ■ Stromrichtung von B nach A verwiesen. In dieser Ausführung des Ventils ist jedoch das Druckeinstellventil 21 ersetzt durch ein Rückschlagventil 22, das mit einer schwachen Feder 23 (z.B. entsprechend einem Gegendruck von 0,2 bar) belastet ist. Es sei erwähnt, dass in Fig. 2 das Druckeinstellventil 21 aus Fîg. 1 zwar nicht dargestellt ist. Das bedeutet jedoch nicht, dass es nicht vorhanden sein darf. Sofern es vorhanden ist, wird es durch entsprechend starke Einstellung der Federkraft 7 ausser Funktion gesetzt.

Zur Funktion bei Stromrichtung von A nach B:

Diese Funktion dient dem im wesentlichen drucklosen Nachspeisen von Öl von A nach B, wenn entweder durch plötzliches Abbremsen eines Verbrauchers die Gefahr von Unterdruck in der Leitung B oder ein im wesentlichen druckloses Nachspeisen von Öl zu einem unter Vorlast stehenden und mit eigener Kraft bewegten Verbraucher erforderlich ist. Der im Kanal A stehende Überdruck kann sich nicht im Vorsteuerraum 16 aufbauen, da das Überdruckventil 22 sehr schwach vorgespannt ist. Der Ventilkolben 1 ist somit nicht druckausgeglichen und wird sich daher in Öffnungsrichtung vom Sitz zwischen den Kanälen A-B abheben. Diese Bewegung ist lediglich gedämpft durch das Abströmen des Öls aus dem Vorsteuerraum 15 über den Axialkanal 12 und die Drossel 13.

Es erfolgt damit ein Überströmen von Öl von A nach B mit einer im wesentlichen durch die Feder 17 vorgegebenen Druckdifferenz. Das Rückschlagventil 22 kann auch in den Ventilkolben integriert werden.

Das Ausfuhrungsbeispiel eines doppelt wirkenden Druckbegrenzungsventils nach Fig. 6 unterscheidet sich von dem Druckbegrenzungsventil nach Fig. 1 durch die Ausfuhrung der Vorsteuerung. Es sind wiederum zwei kegelförmige Vorsteuerkolben 5 und 6 vorgesehen. Diese stützen sich durch die Feder 7 an einem Stützbalken 26 ab. Dieser Stützbalken 26 wird mittig durch eine Einstellscheibe 8 unterstützt. Bei dieser Ausfuhrung ist es möglich, mit nur einer Einstellschraube die beiden Druckeinstellventile simultan und mit derselben Vorsteuerkraft einzustellen.

Eine andere, hier nicht dargestellte Ausfuhrungsform des Druckbegrenzungsventils sieht zwei Vorsteuerventüe mit kegelförmigen Schliesskolben vor. Die Sitze der Schliesskolben bilden die Enden eines gemeinsamen Federraumes, von dem der zum Tank führende Entlastungskanal abzweigt. Durch eine Feder, die sich gegen die beiden Schliesskolben abstützt, pressen sich diese gegenseitig auf ihren jeweiligen Sitz. Durch Verstellung des einen Sitzes relativ zu dem anderen kann die Vorsteuerkraft eingestellt werden. Auch hierbei ist eine simultane Einstellung beider Vorsteuerkräfte möglich.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

668814 PATENTANSPRÜCHE

1. Vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil im Knotenpunkt von zwei Kanälen (A und B), die wechselweise als Zulaufkanal und Ablaufkanal dienen können, mit einem beidseitig als Stufenkolben ausgeführten Ventilkolben (1), dessen auf der einen Seite angeordnete kleinere Stufe als Druckbegrenzungsstufe (2) den jeweils als Zulaufkanal dienenden Kanal (A oder B) gegenüber dem anderen als Ablaufkanal dienenden Kanal (B oder A) unter Federkraft (17) verschliesst oder druckbegrenzend öffnet, während die grössere (4) und die auf der anderen Kolbenseite angeordnete kleinere Stufe (3) in jeweils einem geschlossenen Steuerzylinderraum (15 und 16) geführt ist, wobei jeder Steuerzylinderraum (15 und 16) über jeweils einen Drosselkanal (12,13 und 10, 11) mit einem der Kanäle (B und A) verbunden und über ein voreingestelltes Druckeinstellventil entlastbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der beiden Steuerzylinderräume (15 oder 16) über das jeweils zugehörige Druckeinstellventil (20 oder 21) zu einer Tankleitung (14) ungedrosselt entlastbar ist.

2. Vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jedem Steuerzylinderraum (15, 16) zugeordneten Druckeinstellungsventile (20,21) durch einen gemeinsamen, durch eine Feder (7) gehaltenen Stützbalken (26) gemeinsam voreinstellbar sind.

3. Vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil im Knotenpunkt von zwei Kanälen (A und B), die wechselweise als Zulaufkanal und Ablaufkanal dienen können, mit einem beidseitig als Stufenkolben ausgeführten Ventilkolben (1), dessen auf der einen Seite angeordnete kleinere Stufe als Druckbegrenzungsstufe (2) den jeweils als Zulaufkanal dienenden Kanal (A oder B) gegenüber dem anderen als Ablaufkanal dienenden Kanal (B oder A) unter Federkraft (17) verschliesst oder druckbegrenzend öffnet, während die grössere (4) und die auf der anderen Kolbenseite angeordnete kleinere Stufe (3) in jeweils einem geschlossenen Steuerzylinderraum (15 und 16) geführt ist, wobei jeder Steuerzylinderraum (15 und 16) über jeweils einen Drosselkanal (12,13 und 10, 11) mit einem der Kanäle (B und A) verbunden und über ein voreingestelltes Druckeinstellventil entlastbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der eine, mit dem Zulaufkanal (B) verbundene Steuerzylinderraum (15) über das Druckeinstellventil (20) zu einem Entlastungskanal (14) bzw. Tank entlastbar ist und der mit dem Ablaufkanal (A) verbundene Steuerzylinderraum (16) der kleineren Stufe über ein gegen eine Feder (23) in Richtung zum Zulaufkanal (B) öffnendes Rückschlagventil (22) mit dem Zulaufkanal (B) verbunden ist, wobei diese Feder (23) derart schwach vorgespannt ist, dass ein im Kanal (A) stehender Überdruck sich nicht im Steuerzylinderraum (16) aufbauen kann.

4. Vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil im Knotenpunkt von zwei Kanälen (A und B), die wechselweise als Zulaufkanal und Ablaufkanal dienen können mit einem beidseitig als Stufenkolben ausgeführten Ventilkolben (1), dessen auf der einen Seite angeordnete kleinere Stufe als Druckbegrenzungsstufe (2) den jeweils als Zulaufkanal dienenden Kanal (A oder B) gegenüber dem anderen als Ablaufkanal dienenden Kanal (B oder A) unter Federkraft (17) verschliesst oder druckbegrenzend öffnet, während die grössere (4) und die auf der anderen Kolbenseite angeordnete kleinere Stufe (3) in jeweils einem geschlossenen Steuerzylinderraum (15 und 16) geführt ist, wobei jeder Steuerzylinderraum (15 und 16) über jeweils einen Drosselkanal (12,13 und 10, 11) mit einem der Kanäle (B und A) verbunden und über ein voreingestelltes Druckeinstellventil entlastbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerzylinderräume (15,16) mit den beiden Eingängen eines Wechselventils (24) verbunden sind, und dass der Ausgang des Wechselventils über ein Druckvorspannventil (25) und einen Entlastungskanal (14) ungedrosselt zum Tank geführt ist.