DE10104616A1 - Hydraulisches Druckbegrenzungsventil - Google Patents

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem hydraulischen Druckbegrenzungsventil (10) mit einem Gehäuse (12), in dem ein Zulauf (36) und ein Rücklauf (22) ausgebildet sind und in dem ein Steuerglied (30) beweglich angeordnet ist, um in Abhängigkeit des Drucks im Zulauf (36) eine Druckmittelverbindung zwischen diesen Kanälen zu steuern. Um die Bewegung des Steuerglieds (30) zu dämpfen, ist darüber hinaus eine Dämpfungskammer (38) vorhanden, in die das Steuerglied (30) wenigstens abschnittsweise eintaucht. DOLLAR A Um der Ausbildung von Luftpolstern in der Dämpfungskammer (38) entgegenzuwirken, wird vorgeschlagen, in dieser Dämpfungskammer (38) einen offenporigen, mit Druckmittel tränkbaren, dauerelastischen Körper (40) anzuordnen.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem hydraulischen Druckbegrenzungsventil entsprechend den gattungsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1. Druckbegrenzungsventile sind sicherheitsrelevante Bauteile, die in hydraulischen Anlagen eingesetzt werden, um den Druck in dieser Anlage zu begrenzen und so die einzelnen Komponenten und Leitungen vor Beschädigungen durch Druckspitzen zu schützen. Man unterscheidet vorgesteuerte und direktgesteuerte Druckbegrenzungsventile. Bei direktgesteuerten Druckbegrenzungsventilen wirkt ein Eingangsdruck auf eine Meßfläche. Die dadurch erzeugte Druckkraft wird mit einer Gegenkraft verglichen. Übersteigt die Kraft des Eingangsdrucks diese Gegenkraft, so öffnet das Druckbegrenzungsventil eine Druckmittelverbindung zu einem Rücklauf, wodurch sich der Eingangsdruck auf einen unkritischen Wert absenkt.

Aus den Bosch Schulungsunterlagen "Hydraulik in Theorie und Praxis", 2. Auflage 1995, Seiten 93 bis 95 ist der prinzipielle Aufbau eines derartigen Druckbegrenzungsventils bereits bekannt. Dieses Druckbegrenzungsventil weist ein Gehäuse auf, in dem ein von einer Feder vorgespanntes Steuerglied beweglich angeordnet ist. Das Steuerglied führt in Abhängigkeit vom Druck am Zulauf und der Vorspannkraft der Feder eine Hubbewegung aus und steuert damit eine Druckmittelverbindung zu einem Rücklauf. Zur Dämpfung der Hubbewegung ist das Steuerglied mit einem Dämpfungskolben versehen. Der Dämpfungskolben ragt wenigstens abschnittsweise in eine Dämpfungskammer hinein und verdrängt im Falle der Bewegung des Steuerglieds Druckmittel aus der Dämpfungskammer heraus in eine Drosselstrecke. Der Dämpfungskolben und die Dämpfungskammer sind, in Richtung der Öffnungsbewegung des Steuerglieds betrachtet, auf der hinteren Seite des Steuerglieds angeordnet.

Eine Dämpfung der Hubbewegung des Steuerglieds setzt eine mit Druckmittel befüllte Dämpfungskammer voraus, wobei die Dämpfungscharakteristik wesentlich vom Füllungsgrad der Dämpfungskammer abhängt. Nachteiligerweise kann auf dem Transportweg des Druckbegrenzungsventils zum Kunden Druckmittel aus der Dämpfungskammer austreten, so daß das ausgelieferte Druckbegrenzungsventil ein eingeschränktes Dämpfungsverhalten zeigt.

Um Lufteinschlüsse in der Dämpfungskammer bei der Montage zu vermeiden, erfolgt diese Montage im Ölbad oder unter Vakuum. Dies ist aufwendig und teuer. Problematisch ist zudem, daß am fertig montierten Druckbegrenzungsventil eine pneumatische Dichtheitsprüfung nur aufwendig durchführbar ist, weil diese einen möglichst trockenen Dichtsitz erfordert.

Vorteile der Erfindung

Demgegenüber weist ein hydraulisches Druckbegrenzungsventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil auf, daß mit relativ geringem Zusatzaufwand eine vollständige Befüllung der Dämpfungskammer mit Druckmittel gewährleistet werden und die Gefahr des Austretens dieses Druckmittels, beispielsweise beim Transport des Druckbegrenzungsventils zum Kunden, ausgeschlossen werden kann. Beanstandungen aufgrund von Abweichungen zwischen den eingestellten und den beim Kunden gemessenen Werten werden vermieden. Füllstandsbedingte Streuungen im Dämpfungsverhalten einzelner Druckbegrenzungsventile werden eingeengt. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Druckbegrenzungsventil nach seiner Montage einer pneumatischen Dichtheitsprüfung unterzogen werden, da der Ventilsitz weitgehend frei von Dichtmittel ist. Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen sind kostengünstig realisierbar und beeinflussen das Dämpfungsverhalten allenfalls unwesentlich. Insbesondere kann die Montage des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils außerhalb des Ölbads unter Umgebungsbedingungen erfolgen. Die vorgeschlagenen Maßnahmen sind auf verschiedene Bauvarianten von Druckbegrenzungsventilen übertragbar.

Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes hydraulisches Druckbegrenzungsventil im Längsschnitt,

Fig. 2 in der Draufsicht und

Fig. 3 ein Einzelteil des Druckbegrenzungsventils in perspektivischer Ansicht.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das in der Fig. 1 dargestellte hydraulische Druckbegrenzungsventil 10 besteht aus einem hohlkörperförmigen Gehäuse 12, in dessen einander gegenüberliegenden Enden ein Stopfen 14 und ein Sitzkörper 16 verankert sind. Das Gehäuse 12 weist eine mehrfach abgesetzte Außenkontur auf, an der im Bereich des Sitzkörpers 16 ein Außengewinde 18 zur Verankerung des Druckbegrenzungsventils 10 in einer dafür vorgesehenen Aufnahme (nicht gezeigt) ausgebildet ist. Im Bereich des Anschlags 14 ist am Gehäuse 12 ein umlaufender Bund 20 angeformt, bis zu dessen Anlage das Druckbegrenzungsventil 10 in die Aufnahme einschraubbar ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist der Bund 20 dazu als Sechskant ausgebildet.

Auf der dem Sitzkörper zugewandten Seite, unmittelbar benachbart zum Bund 20, ist am Gehäuse 12 ein Rücklauf 22 vorgesehen. Dieser Rücklauf 22 durchdringt das Gehäuse 12 und mündet in eine sich zentrisch zur Längsachse erstreckende, durchgehende Ausnehmung 24. Diese Ausnehmung 24 gliedert sich in den, an einem Ende des Gehäuses 12 ausgebildeten Aufnahmedurchmesser 24a für den Sitzkörper 16. In diesen Aufnahmedurchmesser 24a ist der Sitzkörper 16 eingepreßt.

Der Aufnahmedurchmesser 24a endet an einem am Gehäuse 12 angeformten und nach innen vorstehenden Vorsprung 24b. Dieser weist angefaste Anlageflächen auf, an denen der Sitzkörper 16 dichtend anliegt. Dem Vorsprung 24b folgt in Richtung des Anschlags 14 ein zylindrischer Federraum 24c, der am zweiten Ende des Gehäuses 12 in einen mit Innengewinde versehenen und in seinem Innendurchmesser vergrößerten Endabschnitt 24d übergeht. Der Übergang zum Endabschnitt 24d ist als Schräge 24e ausgeführt, wobei im Bereich dieser Schräge 24e der Rücklauf 22 in die Ausnehmung 24 ein- beziehungsweise ausmündet. Der Endabschnitt 24d ist mit einem Innengewinde 26 versehen, in das der Stopfen 14 eingeschraubt ist.

An der außenliegenden Stirnfläche des Stopfens 14 ist ein Innensechskant 16 vorgesehen, über den der Stopfen 14 zu seiner Montage mit einem Drehmoment beaufschlagbar ist (siehe auch Fig. 2). An der innen liegenden Stirnfläche des in diesem Bereich konisch zulaufenden Stopfens 14 stützt sich eine Druckfeder 28 ab. Letztere beaufschlagt ein Steuerglied 30 mit einer axialen Vorspannung, welche über die Einschraubtiefe des Stopfens 14 in das Gehäuse 12 anwendungsspezifisch variierbar ist. Das Steuerglied 30 ist im wesentlichen im Federraum 24c angeordnet und weist eine rotationssymmetrische Kontur auf. Es hat eine umlaufende Schulter 30a, an der sich die Druckfeder 28 abstützt, einen sich an der Schulter 30a in Richtung des Stopfens 14 anschließenden Schaft 30b, an dem die Druckfeder 28 zentriert ist und einen dem Schaft 30b gegenüber liegenden Stößel 30c. Dieser Stößel 30c ist mit einer zentrisch angeordneten Sacklochbohrung 30d versehen und wirkt auf ein Schließglied 32 in Form einer Kugel ein. Das Schließglied 32 dichtet einen am Sitzkörper 16 ausgebildeten Ventilsitz 34 ab. Letzterer ist im Verlauf eines, den Sitzkörper 16 entlang seiner Längsachse durchdringenden Zulaufs 36 angeordnet. Der Zulauf 36 ist in seinem Durchmesser in Strömungsrichtung, das heißt von außen nach innen, einmal erweitert, wobei die Wandung des erweiterten Bereichs das Schließglied 32 umfangseitig führt und wobei an der Stelle der Erweiterung der Ventilsitz 34 ausgebildet ist.

Der dem Stößel 30c gegenüberliegende Schaft 30b des Steuerglieds 30 begrenzt eine Dämpfungskammer 38 im Anschlag 14. In dieser Dämpfungskammer 38 ist ein Körper 40 aus offenporigem und mit Druckmittel tränkbarem, dauerelastischen Material angeordnet, der in der dargestellten Grundstellung des Druckbegrenzungsventils 10 im wesentlichen das gesamte Volumen der Dämpfungskammer 38 einnimmt. Zur Veranschaulichung ist der Körper 40 in Fig. 3 als Einzelteil herausgezeichnet. Er ist beispielsweise aus einem Schaum aus Polyurethan, Silikon, Moosgummi oder einem Filzstoff mit organischen Fasern gefertigt und wirkt als Schwamm, der in seinen nach außen offenen Poren Druckmittel speichert. Damit verhindert der Körper 40 zuverlässig die Ausbildung von Luftblasen in der Dämpfungskammer 38 und vermeidet gleichzeitig das Entweichen des Druckmittels aus der Dämpfungskammer 38 im Nichtbetrieb des Druckbegrenzungsventils 10. Der Körper 40 selbst weist eine hohe Eigenelastizität auf, so daß er das Dämpfungsverhalten des Druckbegrenzungsventils 10 allenfalls unwesentlich beeinflußt.

Zur Erläuterung der Funktionsweise des beschriebenen Druckbegrenzungsventils 10 wird davon ausgegangen, daß das Schließglied 32 von der Druckfeder 28 in der dargestellten Grundstellung gehalten ist und daß auf das Schließglied 32 über den Zulauf 36 der Druck eines vom Druckbegrenzungsventils 10 zu überwachenden Hydraulikkreises einwirkt.

Der vom Druck im Hydraulikkreis und von der druckbeaufschlagten Fläche des Schließglieds 32 bestimmten Druckkraft hält die Kraft der Druckfeder 28 das Gleichgewicht. Übersteigt die Druckkraft die Gegenkraft der Druckfeder 28, so führt das Schließglied 32 eine Hubbewegung aus, öffnet dabei den Ventilsitz 34 und stellt eine Druckmittelverbindung vom Zulauf 36 zum Rücklauf 22 her. Dabei dringt der Stößel 30c des Steuerglieds 20 tiefer in die Dämpfungskammer 38 ein und drückt den, während seiner Montage mit Druckmittel getränkten, elastischen Körper 40 zusammen. Das vom Körper 40 gespeicherte Druckmittel wird dabei freigesetzt und über den Dämpfungsspalt zwischen dem Stößel 30c und der Wandung der Dämpfungskammer 38 verdrängt. Über die Abmessung des Dämpfungsspalts ist die Dämpfungscharakteristik einstellbar.

Aufgrund der Öffnungsbewegung strömt über die Druckmittelverbindung zur Niederdruckseite Druckmittel aus dem Hydraulikkreis ab. Dadurch baut sich der Druck im Hydraulikkreis ab. Damit einher geht die Senkung der auf das Schließglied 32 einwirkenden hydraulischen Kraft. Die Druckfeder 28 dehnt sich dadurch aus und bewegt das Schließglied 32 wieder in Richtung des Ventilsitzes 34 zurück. Dabei bewegt sich der Stößel 30c aus der Dämpfungskammer 28 heraus, so daß sich aufgrund der stattfindenden Volumenvergrößerung ein Unterdruck einstellt. Aufgrund dieses Unterdrucks strömt Druckmittel über den Dämpfungsspalt in die Dämpfungskammer 28 hinein und wird dort vom sich ebenfalls ausdehnenden elastischen Körper 40 aufgesaugt und gespeichert. Aufgrund der im offenporigen Schaum des elastischen Körpers 40 wirkenden Adhäsionskräfte wird das Druckmittel in der Dämpfungskammer 30 auch bei längerem Nichtbetrieb des Druckbegrenzungsventils 10 gehalten. Ein Leerlaufen der Dämpfungskammer 38, was gleichbedeutend mit einem Verlust der Dämpfungseigenschaften des Druckbegrenzungsventils 10 ist, wird zuverlässig vermieden.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Dämpfungskammer 34 in Richtung der Öffnungsbewegung des Steuerglieds 32 gesehen vorn angeordnet. Aufgrund der zum Zusammendrücken des elastischen Körpers 40 notwendigen, wenngleich auch geringen, zusätzlichen Energie ist damit die Öffnungsbewegung des Steuerglieds 32 etwas stärker gedämpft, als dessen Schließbewegung. Durch entsprechend umgekehrte Anordnung der Dämpfungskammer 38, das heißt auf der in Öffnungsrichtung des Steuerglieds 34 gesehenen rückwärtigen Seite ließe sich jedoch dessen Schließbewegung im selben Umfang dämpfen.

Selbstverständlich sind konstruktive Weiterbildungen oder Ergänzungen am beschriebenen Ausführungsbeispiel möglich ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. So wäre es zum Beispiel möglich, mehrere Dämpfungskammern 38 mit eingebauten offenporigen elastischen Körpern 40 vorzusehen, vorzugsweise an beiden Enden des Steuerglieds 30, um in Öffnungsrichtung und in Schließrichtung des Steuerglieds 30 annähernd identische Dämpfungseigenschaften zu erhalten.

Claims (8)

1. Hydraulisches Druckbegrenzungsventil (10) mit einem Gehäuse (12), in dem ein vorgespanntes Steuerglied (30) beweglich angeordnet ist, um zur Begrenzung des Drucks in einem Zulauf (36) eine Druckmittelverbindung zwischen diesem Zulauf (36) und einem Rücklauf (22) zu steuern und mit einer hydraulischen Dämpfungskammer (38), in die das Steuerglied (30) zur Dämpfung seiner Hubbewegung wenigstens abschnittsweise eintaucht, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dämpfungskammer (38) ein offenporiger und mit Druckmittel tränkbarer, dauerelastischer Körper (40) angeordnet ist.

2. Hydraulisches Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dauerelastische Körper (40) im wesentliche dasselbe Volumen wie die Dämpfungskammer (38) aufweist.

3. Hydraulisches Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dauerelastische Körper (40) aus einem Schaum aus Polyurethan, Silikon, Moosgummi oder aus Filzstoffen mit organischen Fasern hergestellt ist.

4. Hydraulisches Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungskammer (38) in Öffnungsrichtung des Steuerglieds (30) vorn angeordnet ist.

5. Hydraulisches Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelverbindung zwischen dem Zulauf (36) und dem Rücklauf (22) als Ventilsitz (34) ausgebildet ist und daß eine Steuerung dieses Ventilsitzes (34) mittel seines Schließglieds (32) erfolgt.

6. Hydraulisches Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Schließglied (32) ein mit dem Steuerglied (30) zusammenwirkender Ventilkegel oder eine Kugel vorgesehen ist.

7. Hydraulisches Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (34) an einem separaten Körper (16) ausgebildet ist, der an einem Ende eines hülsenförmigen Gehäuses (12) verankert ist.

8. Hydraulisches Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Steuerglied (30) einwirkende Vorspannkraft von einer Druckfeder (28) erzeugt ist, die sich zwischen dem Steuerglied (30) und einem Stopfen (14) abstützt, daß der Stopfen (14) das dem Sitzkörper (16) gegenüberliegende Ende des Gehäuses (12) verschließt und daß die Dämpfungskammer (38) in diesem Stopfen (14) ausgebildet ist.