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Die
Erfindung betrifft ein Spülventil
für einen geschlossenen
hydraulischen Kreislauf.
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In
einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf beispielsweise eines
hydraulischen Antriebs wird durch eine hydrostatische Pumpe ein Druckmittel
gefördert.
Das geförderte
Druckmittel strömt
zu einem Hydromotor, den es antreibt, bevor es zurück zur Saugseite
der Hydropumpe fließt.
Im Betrieb eines solchen hydrostatischen Antriebs erfährt das
Druckmittel eine erhebliche Erwärmung.
Da solche geschlossenen hydraulischen Kreisläufe in der Regel für eine Förderung
in beide Richtungen ausgelegt sind, ist eine Kühlung des in dem geschlossenen
Kreislauf befindlichen Druckmittels nur schwer möglich. Um eine kritische Temperaturerhöhung des
Druckmittels zu verhindern, wird daher aus dem geschlossenen Kreislauf
kontrolliert eine Menge an Druckmittel entnommen, welche durch ein
gekühltes
und gefiltertes Druckmittel ersetzt wird. Um den Wirkungsgrad des
hydraulischen Antriebs nicht zu reduzieren, ist es üblich, aus
der jeweils den Niederdruck führenden
Arbeitsleitung das Druckmittel zu entnehmen. Die Zuführung des
gekühlten
Druckmittels erfolgt über
eine Speisevorrichtung, durch welche in der niederdruckseitigen
Arbeitsleitung das entnommene Volumen ersetzt wird.
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Zur
Entnahme des Druckmittels sind Spülvorrichtungen bekannt, die
mit den beiden zwischen der Pumpe und dem Motor angeordneten Arbeitsleitungen
verbunden sind. Dabei wird durch ein Spülventil die jeweils den Niederdruck
führende
Arbeitsleitung mit einem Druckbegrenzungsventil verbunden. Ein solches
Spülventil
ist aus der
DE 31 06
610 A1 bekannt. Bei dem dort gezeigten Spülventil
ist in einem Ventilgehäuse
ein Ventilkolben längsverschieblich
angeordnet. Der Ventilkolben wird durch zwei an gegenüberliegenden
Stirnseiten des Ventilkolbens angeordnete Druckfedern zentriert.
Zu beiden Seiten des Ventilkolbens ist jeweils ein Druckraum angeordnet.
Jeder der beiden Druckräume
ist mit einer der beiden Arbeitsleitungen verbunden. Zwischen diesen
beiden Druckräumen
ist ein weiterer Raum ausgebildet, der in der Ruheposition des Ventils
gegenüber
beiden Druckräumen
abgedichtet ist. Zur Abdichtung ist eine Passung zwischen Dichtabschnitten
an den Enden des Ventilkolbens und einer korrespondierenden Bohrung
in dem Ventilgehäuse
ausgebildet. Bei einer Druckbeaufschlagung in einem der beiden Druckräume wird
der Ventilkolben in Richtung des gegenüberliegenden Druckraums verschoben.
Der Dichtabschnitt des auf diese Weise in Richtung des Druckraums
mit niedrigerem Druck verschobenen Ventilkolbens verlässt dabei den
als Passung ausgebildeten Bereich des Ventilgehäuses. Damit wird zwischen dem
Druckraum mit dem niedrigeren Druck sowie dem weiteren Druckraum
eine durchströmbare
Verbindung geöffnet. Über eine
Rücklaufleitung
ist dieser weitere Druckraum mit einem Tankvolumen verbunden.
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An
dem aus der
DE 31 06
610 A1 bekannten Spülventil
ist es nachteilig, dass die Abdichtung zwischen dem Ventilkolben
und dem Ventilgehäuse über einen
Ringspalt erfolgt. Auf Grund der wiederholten axialen Bewegung des
Ventilkolbens kommt es in der in dem Gehäuse ausgebildeten Bohrung zu
einem Verschleiß,
der die dichtende Wirkung des Ringspalts verschlechtert. Damit nimmt
im Laufe des Betriebs das Leckagevolumen zu, welches sich entlang des
Ringspalts in Richtung des Tankvolumens einstellt. Da in der Regel
Spülventile
direkt in einem Gehäuseabschnitt
von hydraulischen Pumpen oder Motoren integriert sind, die z. B.
aus Grau- oder Sphäroguss
bestehen, ist ein Nacharbeiten im Verschleißfall besonders schwierig.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Spülventil zu schaffen, welches
hinsichtlich des Verschleißes
im Betrieb verbessert ist und im Falle einer verschlechterten Dichtwirkung
einfach zu überholen
ist.
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Die
Aufgabe wird durch das Spülventil
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Spülventil
nach Anspruch 1 weist einen Ventilkolben auf, der in einer Ausnehmung
eines Ventilgehäuses
längsverschieblich
angeordnet ist. An dem Ventil sind mindestens drei axial aufeinanderfolgende
Abschnitte ausgebildet. Jeder der drei aufeinanderfolgenden Abschnitte weist
einen Druckraum auf, wobei in Abhängigkeit von der Relativposition
des Ventilkolbens jeweils zwei der Druckräume miteinander verbindbar
sind. Um die Verbindung zwischen den einzelnen Druckräumen unterbrechen
zu können,
ist gehäuseseitig eine
Ventilsitzfläche
ausgebildet, die mit einem Dichtelement dichtend zusammenwirkt.
Auf diese Weise ergibt sich zwischen den zur Entnahme von Druckmittel
miteinander zu verbindenden Druckräumen jeweils ein Sitzventil,
wodurch im Betrieb des Spülventils
ein erheblich reduzierter Verschleiß auftritt. Im Falle des Verschleißes ist
ferner ein einfaches Auswechseln der Dichtelemente des Spülventils
möglich. Ein
in das Gehäuse
einer Pumpe oder eines Motors eingesetztes Ventil kann somit einfach
instandgesetzt werden.
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In
den Unteransprüchen
sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Spülventils dargestellt.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, dass das Dichtelement als Hülse ausgebildet ist, welche
von dem Ventilkolben durchdrungen wird. Zwischen dem Ventilkolben
und dem als Hülse
ausgebildeten Dichtelement wird durch einen entsprechenden Dichtabschnitt
des Ventilkolbens eine Dichtwirkung erzielt. Dabei ist es insbesondere
vorteilhaft, die radiale Ausdehnung des Dichtabschnitts des Ventilkolbens
möglichst
klein zu wählen,
insbesondere kleiner als die radiale Ausdehnung zwischen den als
Führungsabschnitte
ausgebildeten Abschnitten des Ventilkolbens.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, an dem als Hülse ausgebildeten
Dichtelement auf seiner zu der Ventilsitzfläche orientierten Stirnfläche eine
Ausnehmung vorzusehen, so dass um diese Ausnehmung herum eine ringförmige Dichtfläche ausgebildet
ist. Die Ausnehmung kann dabei in ihrem Durchmesser so bestimmt
werden, dass sich an der ringförmigen
Dichtfläche
die gewünschte
Flächenpressung
einstellt. Insbesondere ist es vorteilhaft, den Ventilkolben über zwei
Zentrierfedern zu zentrieren, die über jeweils ein Dichtelement
auf den Ventilkolben wirken. Der Ventilkolben wird daher so lange
mit einer axialen Kraft durch die Zentrierfedern beaufschlagt, bis
beide Zentrierfedern die Dichtelemente in dichtender Anlage an den
Ventilsitzflächen
halten. Gleichzeitig sorgen die Zentrierfedern für die erforderliche Schließkraft auf die
Hülsen
und die Flächenpressung
an den Ventilsitzflächen.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Spülventils
ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
hydraulischen Schaltplan eines geschlossenen hydraulischen Kreislaufs
mit einer Spülventileinheit;
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2 ein
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Spülventils
in seiner Ruheposition; und
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3 das
erfindungsgemäße Spülventil
in einer ausgelenkten Position.
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Bevor
näher auf
das erfindungsgemäße Spülventil
eingegangen wird, soll zunächst
zum besseren Verständnis
ein geschlossener hydraulischer Kreislauf anhand des Schaltplans
der 1 erläutert werden.
Die 1 zeigt einen geschlossenen hydraulischen Kreislauf 1,
in dem eine verstellbare Hydropumpe 2 ein Druckmittel fördert. Mit
der Hydropumpe 2 ist ein vorzugsweise ebenfalls verstellbarer Hydromotor 3 über eine
erste Arbeitsleitung 4 und eine zweite Arbeitsleitung 5 in
einem geschlossenen Kreislauf verbunden. Sowohl die Hydropumpe 2 als auch
der Hydromotor 3 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
reversibel ausgeführt.
Zum Antrieb der Hydropumpe 2 dient ein nicht dargestellter Antriebsmotor,
der mit der Hydropumpe 2 über eine Antriebswelle 6 verbunden
ist.
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Gemeinsam
mit der Hydropumpe 2 ist eine Speisepumpe 7 mit
der Antriebswelle 6 verbunden. Die Speisepumpe 7 ist
zur Förderung
in lediglich einer Richtung vorgesehen und vorzugsweise als Konstantpumpe
ausgebildet. Die Speisepumpe 7 dient dem Füllen des
hydraulischen Kreislaufs.
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Zum
Füllen
des hydraulischen Kreislaufs saugt die Speisepumpe 7 über eine
Saugleitung 8 und einen darin vorgesehenen Filter 9 Druckmittel aus
einem Tankvolumen 10 an. Die Speisepumpe 7 fördert das
angesaugte Druckmittel über
eine Speiseleitung 11 und über eine erste Verbindungsleitung 12' in die erste
Arbeitsleitung 4 bzw. über
eine zweite Verbindungsleitung 12'' in
die zweite Arbeitsleitung 5. In der ersten Verbindungsleitung 12' ist ein erstes Speiseventil 13' angeordnet.
Ebenso ist in der zweiten Verbindungsleitung 12'' ein zweites Speiseventil 13'' angeordnet. Die Funktion der beiden
Speiseventile 13' und 13'' ist gleich, so dass nachfolgend
der Aufbau lediglich anhand des Speiseventils 13' erläutert wird.
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Um
einen zu hohen Speisedruck zu verhindern, ist die Speiseleitung 11 über ein
Speisedruckbegrenzungsventil 14 abgesichert. Übersteigt
der Druck in der Speiseleitung 11 einen vorgegebenen Wert,
so öffnet
das federbelastete Speisedruckbegrenzungsventil 14 und
gibt aus der Speiseleitung 11 eine durchströmbare Verbindung
in ein inneres Tankvolumen 17 der Hydropumpeneinheit frei.
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Das
erste Speiseventil 13' weist
ein in Richtung auf die erste Arbeitsleitung 4 hin öffnendes Rückschlagventil 15 auf.
Parallel zu dem Rückschlagventil 15 ist
ein federbelastetes Druckbegrenzungsventil 16 angeordnet.
Solange der in der ersten Arbeitsleitung 4 herrschende
Druck niedriger ist als der über
die Speiseleitung 11 der ersten Verbindungsleitung 12' zugeführte Druck, öffnet das
Rückschlagventil 15 und
die erste Arbeitsleitung 4 wird von der Speisepumpe 7 mit
Druckmittel befüllt. Übersteigt
dagegen im Betrieb der Druck in der ersten Arbeitsleitung 4 den
Speiseleitungsdruck, so schließt das
Rückschlagventil 15.
Bei einem weiteren Druckanstieg, der zu einer kritischen Belastung
des Systems führen
könnte, öffnet das
Druckbegrenzungsventil 16, so dass die erste Arbeitsleitung 4 über das
Druckbegrenzungsventil 16 zu der Speiseleitung 11 hin
entspannt wird. Da über
das Speisedruckbegrenzungsventil 14 die Speiseleitung 11 abgesichert
ist, wird in einem solchen Fall der Druck der ersten Arbeitsleitung 4 in
das Tankvolumen 17 entspannt.
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Das
zum Befüllen
und zur Absicherung der zweiten Arbeitsleitung 5 vorgesehene
zweite Speiseventil 13'' entspricht
in seinem Aufbau dem ersten Speiseventil 13', so dass auf eine erneute Beschreibung
verzichtet wird.
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Zur
Kühlung
des in dem hydraulischen Kreislauf geförderten Druckmittels wird aus
dem geschlossenen hydraulischen Kreislauf Druckmittel entnommen
und über
die bereits beschriebene Speisevorrichtung gekühltes Druckmittel aus dem Tankvolumen 10 die
entnommene Menge ersetzt. Die Kühlung kann
beispielsweise durch ein entsprechend ausgelegtes Filter 9 oder
durch zusätzlich,
in der Zeichnung nicht dargestellte Kühler erfolgen.
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Zur
Entnahme des Spülöls ist eine
Spülvorrichtung 18 vorgesehen.
Die Spülvorrichtung 18 ist über eine
erste Entnahmeleitung 25 und eine zweite Entnahmeleitung 26 mit
der ersten Arbeitsleitung 4 bzw. der zweiten Arbeitsleitung 5 verbunden.
Das über
die erste Entnahmeleitung 25 bzw. die zweite Entnahmeleitung 26 entnommene
Spülöl wird über eine
Rücklaufleitung 19 in
das Tankvolumen 10 abgelassen. Zur Entnahme von Druckmittel
aus der jeweiligen Niederdruckseite ist ein Spülventil 21 vorgesehen,
welches in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als 3/3-Wegeventil
ausgeführt
ist. Über
das Spülventil 21 wird
jeweils diejenige Arbeitsleitung 4 oder 5 mit
einem Ausgangsanschluss 31 verbunden, in der abhängig von
der Förderrichtung
der Hydropumpe 2 der niedrigere Druck herrscht. Der Ausgangsanschluss 31 des
Spülventils 21 ist
mit einem Eingang eines Druckbegrenzungsventils 22 verbunden.
Das Druckbegrenzungsventil 22 öffnet bei einem eingestellten
Druck und verbindet somit den Ausgangsanschluss 31 des
Spülventils 21 mit
dem Tankvolumen 10 über
die Rücklaufleitung 19.
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Das
Spülventil 21 wird
durch eine erste Zentrierfeder 23 und eine zweite Zentrierfeder 24 in
seiner in der 1 dargestellten Ruheposition
gehalten. In der dargestellten Ruheposition sind alle Anschlüsse des
Spülventils 21 voneinander
getrennt. Übersteigt
der Druck in der ersten Arbeitsleitung 4 beispielsweise
den in der zweiten Arbeitsleitung 5 herrschenden Druck,
so wirkt der Arbeitsleitungsdruck der ersten Arbeitsleitung 4 über die
erste Entnahmeleitung 25 und über eine Drosselstelle 27 auf
eine erste Messfläche 29.
Durch den an der ersten Messfläche 29 anliegenden
Druck wird eine axiale Kraft auf das Spülventil 21 erzeugt,
die entgegen der zweiten Zentrierfeder 24 wirkt. Dadurch
wird das Spülventil 21 in
Richtung einer ersten Endposition ausgelenkt. In dieser ersten Endposition
ist die zweite Entnahmeleitung 26 mit dem Ausgangsanschluss 31 verbunden.
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Übersteigt
umgekehrt der in der zweiten Arbeitsleitung 5 herrschende
Druck den in der ersten Arbeitsleitung 4 herrschenden Druck,
so wird der Arbeitsleitungsdruck der zweiten Arbeitsleitung 5 über die
zweite Entnahmeleitung 26 und eine zweite Drosselstelle 28 einer
zweiten Messfläche 30 zugeführt. Die
dort wirkende hydraulische Kraft verschiebt ausgehend von seiner
Ruhelage einen Ventilkolben des Spülventils 21 entgegen
der Kraft der ersten Zentrierfeder 23. Das Spülventil 21 wird
so in Richtung seiner zweiten Endposition ausgelenkt, in der die
erste Arbeitsleitung 4 mit dem Ausgangsanschluss 31 über die
erste Entnahmeleitung 25 verbunden ist.
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Durch
das Spülventil 21 wird
somit in Abhängigkeit
von den Druckverhältnissen
in der ersten Arbeitsleitung 4 und in der zweiten Arbeitsleitung 5 jeweils
diejenige Arbeitsleitung 4, 5 mit dem Ausgangsanschluss 31 verbunden,
in der der niedrigere Druck herrscht. Zum Einstellen eines Mindestdrucks
in der jeweils den Niederdruck führenden
ersten oder zweiten Arbeitsleitung 4 oder 5 dient
das Druckbegrenzungsventil 22. Der Ausgangsanschluss 31 ist
hierzu über
eine weitere Drosselstelle 33 mit einem Eingang des Druckbegrenzungsventils 22 verbunden.
Entgegen der Kraft einer Einstellfeder 34 wirkt auf das Druckbegrenzungsventil 22 eine
hydraulische Kraft, die durch den stromaufwärts der weiteren Drosselstelle 33 herrschenden
Druck erzeugt wird. Übersteigt
dieser stromaufwärts
der Drosselstelle 33 herrschende und über eine Umgehungsleitung 32 zugeführte Druck
einen über
die Einstellfeder 34 festlegbaren Wert, so öffnet das
Druckbegrenzungsventil 22 und gibt den Strömungsweg
zur Rücklaufleitung 19 und
damit zu dem Tankvolumen 10 frei. Während über das Spülventil 21 immer diejenige
Arbeitsleitung 4 oder 5 mit dem niedrigeren Druck
mit dem Ausgangsanschluss 31 verbunden ist, wird durch
das zusätzliche
Druckbegrenzungsventil 22 ein Mindestdruck für die den
Niederdruck führende
Arbeitsleitung 4 bzw. 5 festgelegt.
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In
der 2 ist ein Teilschnitt durch ein erfindungsgemäßes Spülventil 21 dargestellt.
Das Spülventil 21 ist
in einem Ventilgehäuse 35 angeordnet, welches
von einer Ausnehmung 36 durchdrungen wird. Entlang der
Längsausdehnung
der Ausnehmung 36 ist ein erster Abschnitt 37,
ein zweiter Abschnitt 38 sowie ein dritter Abschnitt 39 angeordnet. In
den aufeinanderfolgenden Abschnitten 37 bis 39 ist
ein erster Druckraum 41, ein zweiter Druckraum 42 sowie
ein dritter Druckraum 43 ausgebildet. Die Druckräume 41–43 werden
durch eine Vergrößerung der
radialen Ausdehnung der Ausnehmung 36 gebildet, so dass
sich um einen Ventilkolben 40, der in der Ausnehmung 36 angeordnet
ist, jeweils ein Volumen ergibt. Alternativ können die Druckräume 41–43 auch durch
eine entsprechende Reduzierung eines Durchmessers des Ventilkolbens 40 erzeugt
werden.
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In
der 2 ist der Ventilkolben 40 in seiner zentrierten
Position dargestellt, in der sich das Spülventil 21 in der
in der 1 dargestellten mittleren Position befindet. In
dieser mittleren Position besteht keine durchströmbare Verbindung zwischen den Druckräumen 41 und 42 sowie 42 und 43.
Zur Abdichtung des ersten Druckraums 41 gegenüber dem zweiten
Druckraum 42 ist ein Dichtelement vorgesehen, welches in
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
als Hülse 44 ausgebildet
ist. Ebenso ist zum Abdichten des dritten Druckraums 43 gegenüber dem zweiten
Druckraum 42 eine zweite Hülse 45 vorgesehen,
deren Bauform der ersten Hülse 44 entspricht. Um
unnötige
Wiederholungen zu vermeiden, wird daher nachfolgend lediglich die
geometrische Ausprägung
der ersten Hülse 44 erläutert.
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Die
erste Hülse 44 weist
eine zentrale Durchgangsöffnung
auf, mit der die erste Hülse 44 über ein zylinderförmiges erstes
Ende 46 des Ventilkolbens 40 geschoben ist. Das
erste Ende 46 wirkt als Dichtabschnitt dichtend mit der
Ausnehmung der ersten Hülse 44 zusammen.
Auf ihrer dem zweiten Druckraum 42 zugewandten Seite ist
in die Stirnfläche
der ersten Hülse 44 eine
erste Ausnehmung 48 eingebracht. Durch die erste Ausnehmung 48 bleibt
ein ringförmiger
Abschnitt der ersten Hülse 44 stehen, deren
Stirnfläche
eine Dichtfläche 49 ausbildet.
Diese ringförmige
Dichtfläche 49 wirkt
mit einer Ventilsitzfläche 50,
die in dem Gehäuse 35 ausgebildet
ist, dichtend zusammen. Um die Dichtfläche 49 mit der Ventilsitzfläche 50 in
dichtender Anlage zu halten, ist die erste Hülse 44 durch die Kraft
der ersten Zentrierfeder 23 in axialer Richtung beaufschlagt.
Zur Aufnahme der Feder ist an der von dem zweiten Druckraum 42 abgewandten
Ende der ersten Hülse 44 eine zweite
Ausnehmung 51 vorgesehen. An dem gegenüberliegenden Ende der ersten
Zentrierfeder 23 stützt
sich diese an einem Gegenlager 52 ab.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der erste Druckraum 41 beispielsweise über einen als
Bohrung ausgeführten
Kanal 25',
der die erste Entnahmeleitung 25 ausbildet, mit der ersten
Arbeitsleitung 4 verbunden. Entsprechend ist der dritte Druckraum 43 über einen
wiederum als Bohrung ausgeführten
Kanal 26',
der der zweiten Entnahmeleitung 26 entspricht, mit der
zweiten Arbeitsleitung 5 verbunden. In dem ersten Druckraum 41 bzw.
dem dritten Druckraum 43 beaufschlagt somit jeweils der in
der ersten Arbeitsleitung 4 bzw. der zweiten Arbeitsleitung 5 herrschende
Druck die Stirnfläche
des Ventilkolbens 40. An den gegenüberliegenden Stirnflächen des
Ventilkolbens 40 wird somit jeweils eine axiale Kraft auf
den Ventilkolben 40 erzeugt, die der Kraft der zweiten
Zentrierfeder 24 bzw. der ersten Zentrierfeder 23 entgegenwirkt,
die in dem dritten bzw. ersten Druckraum 43 bzw. 41 angeordnet
sind.
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Zwischen
dem ersten Abschnitt 37 und dem zweiten Abschnitt 38 sowie
zwischen dem zweiten Abschnitt 38 und dem dritten Abschnitt 39 des
Spülventils 21 ist
in dem Gehäuse 35 jeweils
ein Führung 54, 55 ausgebildet.
Die Führungen 54, 55 wirken
mit jeweils einem entsprechenden Führungsabschnitt 56, 57 des
Ventilkolbens 40 zusammen. Um bei einer axialen Verschiebung
des Ventilkolbens 40 eine durchströmbare Verbindung zwischen dem
ersten Druckraum 41 und dem zweiten Druckraum 42 bzw. bei
einer umgekehrten Auslenkung zwischen dem dritten Druckraum 43 und
dem zweiten Druckraum 42 zu ermöglichen, sind im Bereich der
beiden Führungsabschnitte 56, 57 jeweils
abgeflachte Stellen vorgesehen. Vorzugsweise sind mehrere solcher
abgeflachter Stellen 56' und 57' über den
Umfang der Führungsabschnitte 56 und 57 verteilt
angeordnet vorgesehen. Die abgeflachten Stellen beschränken sich
vorzugsweise auf einen axialen Teilbereich der Führungsabschnitte 56 und 57.
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Um
eine Abdichtung zwischen dem ersten Druckraum 41 und dem
zweiten Druckraum 42 zu ermöglichen, ist zwischen dem ersten
Ende 46 des Ventilkolbens 40 und der zentralen
Ausnehmung der ersten Hülse 44 eine
Passung ausgebildet. Im Gegensatz zu einer bislang üblichen
Passung im Bereich der Führungsabschnitte 56, 57 des
Ventilkolbens 40 hat dies den Vorteil, dass die radiale
Ausdehnung des ersten bzw. zweiten Endes 46, 47 des Ventilkolbens 40 gegenüber den
Führungsabschnitten 56, 57 verringert
ist. Die entlang einer Passung entstehende Leckage von Druckmittel
hängt von
dem Querschnitt des durch die Passung entstehenden Spalts ab. Dabei
ergibt sich durch die Anordnung der Passung in dem Bereich des ersten
Endes 46 bzw. zweiten Endes 47 des Ventilkolbens 40 nicht
nur der Vorteil, dass ein im Bereich der Passung entstehender Ringspalt
zwischen der ersten oder zweiten Hülse 44 oder 45 und
dem ersten bzw. zweiten Ende 46, 47 des Ventilkolbens 40 insgesamt
eine geringere Querschnittsfläche
auf Grund des geringeren Außendurchmessers
aufweist, sondern darüber
hinaus ist auch eine Passung mit geringerem Durchmesser mit einer
höheren
Präzision
herstellbar.
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In
dem Bereich des ersten Endes 46 des Ventilkolbens 40 kann
zum Reduzieren des Verschleißes
beispielsweise eine gehärtete
Außenfläche an dem
Ventilkolben 40 ausgebildet sein. Ebenso ist es möglich, die
erste Hülse 44 zu
härten,
um den Verschleiß und
damit die Zunahme der Leckage während
der Betriebsdauer zu verringern. Weiterhin kann die Ventilsitzfläche auf
der Seite des Ventilgehäuses 35 durch
einen eingepressten Ventilsitzring gebildet werden, der ebenfalls
gehärtet
sein kann.
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Das
erste Ende 46 des Ventilkolbens 40 ist mit einer
Sackbohrung 58 versehen. In die Sackbohrung 58 greift
ein zapfenförmiger
Fortsatz 59 des ersten Gegenlagers 52 ein. Das
erste Gegenlager 52 ist im Querschnitt etwa T-förmig mit
einem kalottenförmigen
ausgebildeten Kopf und stützt
sich mit dem kalottenförmigen
Kopf an einem Verschlusselement 60 ab, welches in der Ausnehmung 36 des
Ventilgehäuses 35 vorzugsweise
durch eine Schraubverbindung fixiert ist. Das erste Verschlusselement 60 ist
gegenüber
dem Ventilgehäuse 35 in
bekannter Weise beispielsweise durch einen O-Ring oder eine Kupferdichtung
abgedichtet. Durch die kalottenförmige
Außenkontur
wird ein Verkanten des Zapfens 59 in der Sackbohrung 58 des
Ventils 40 verhindert. Auf diese Weise wird sichergestellt,
dass durch die bei einem Verkanten auftretenden höheren Reibungskräfte nicht
auftreten und die Funktion des Ventils nicht beeinträchtigt wird.
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Die
Funktion des erfindungsgemäßen Spülventils 21 wird
nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 näher erläutert. Der
Durchmesser des Ventilkolbens 40 im Bereich der Führungsabschnitte 56 und 57 korrespondiert
mit dem Durchmesser der ersten Ausnehmung 48 der ersten
Hülse 44 bzw.
der entsprechenden Ausnehmung auf Seiten der zweiten Hülse 45.
Bei einer Beaufschlagung des Ventilkolbens 40 mit einer
hydraulischen Kraft in dem zweiten Druckraum 43, die größer ist
als die hydraulische Kraft in dem ersten Druckraum 41,
wird der Ventilkolben 40 in der 3 nach links
entgegen der Kraft der ersten Zentrierfeder 23 ausgelenkt.
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An
dem ersten Führungsabschnitt 56 des Ventilkolbens 40 ergibt
sich beim Übergang
zu dem in der radialen Ausdehnung kleineren ersten Ende 46 des
Ventilkolbens 40 eine Anlagefläche 62, die durch die
Bewegung des Ventilkolbens 40 in axialer Richtung in Anlage
mit dem Grund der ersten Ausnehmung 48 der ersten Hülse 44 gelangt. Übersteigt
die auf Grund der Druckdifferenz in dem ersten Druckraum 41 und
dem dritten Druckraum 43 erzeugte resultierende axiale
Kraft auf den Ventilkolben 40 die entgegengerichtete Kraft
der ersten Zentrierfeder 23, so wird die erste Zentrierfeder 23 der
axialen Bewegung des Ventilkolbens 40 entsprechend komprimiert.
Dabei hebt die erste Hülse 44 von
der Ventilsitzfläche 50 ab
und gibt eine durchströmbare
Verbindung von dem ersten Druckraum 41 und damit der ersten
Entnahmeleitung 25 zu dem zweiten Druckraum 42 hin
frei.
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Der
zweite Druckraum ist in nicht darstellgetellter Weise mit einem
Tankvolumen 10 verbunden. Die maximal mögliche Auslenkbewegung des
Ventilkolbens 40 ergibt sich durch die gewählte Länge des ersten
Endes 46 bzw. dem daraus resultierenden Abstand zu dem
Kopf des ersten Gegenlagers 52. Sowie die Stirnseite des
Ventilkolbens 40 an dem ersten Ende 46 in Anlage
mit dem Gegenlager 52 ist, ist eine weitere Auslenkung
nicht möglich.
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Die
Zapfen 59 können
als hydraulische Dämpfungskolben
dienen, die den Ventilkolben 40 gedämpft in seine ausgelenkte Endlage
gehen lassen und somit einen Verschleiß durch schlagende Beanspruchung
der Anschläge,
z. B. bei Anlage des Endes 46 gegen das Gegenlager 52,
vermeiden.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel übersteigt
der Druck in der zweiten Arbeitleitung 5 den Druck der
ersten Arbeitsleitung 4. Lässt der Druck in der zweiten
Arbeitsleitung 5 nach, so sinkt auch die resultierende
hydraulische Kraft auf den Ventilkolben 40. Unterschreitet
die Kraftdifferenz der hydraulischen Kräfte einen durch die Kraft der
ersten Zentrierfeder 23 vorgegebenen Wert, so wird durch die
Kraft der ersten Zentrierfeder 23 auf die erste Hülse 44 der
Ventilkolben 40 zurück
in Richtung seiner Mittelposition verschoben. Eine Verschiebung
durch die Kraft der ersten Zentrierfeder 23 ist dabei so
lange möglich,
bis die Dichtfläche 49 der
ersten Hülse 44 in
Anlage mit der Ventilsitzfläche 50 des
Ventilgehäuses 35 ist
und der erste Druckraum 40 gegenüber dem zweiten Druckraum 42 abgedichtet
ist.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist
der Abstand der beiden an den Führungsabschnitten 56 und 57 ausgebildeten
Anlageflächen 62 und 63 so
gewählt,
dass das Axialspiel des Ventilkolbens 40 bei jeweils an
der Ventilsitzfläche 50 des
Ventilgehäuses 35 anliegender
erster Hülse 44 und
zweiter Hülse 45 gegen
Null geht.
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Die
Anordnung in dem zweiten Druckraum 43 bestehend aus dem
zweiten Ende 47 des Ventilkolbens 40, der zweiten
Hülse 45,
der zweiten Zentrierfeder 24 sowie dem zweiten Gegenlager 63 und dem
zweiten Verschlusselement 61 entspricht der auf der gegenüberliegenden
Seite des gezeigten und ausführlich
beschriebenen Spülventils 21.
Bei einer gegenüber
dem beschriebenen Beispiel entgegengesetzten Druckdifferenz findet
folglich eine Auslenkung des Ventilkolbens 40 in entgegengesetzter Richtung
statt. Auf eine nochmalige ausführliche
Beschreibung wird zur Vermeidung von Wiederholungen verzichtet.
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Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere
ist es zum Beispiel möglich,
anstelle eines gemeinsamen zweiten Druckraums 42 zwei voneinander
unabhängige
Druckräume
vorzusehen, die jeweils gegen den ersten Druckraum 41 bzw.
den dritten Druckraum 43 abgedichtet sind.
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Der
besondere Vorteil der gewählten
Anordnung mit über
die Enden 46 und 47 des Ventilkolbens 40 geschobenen
Hülsen 44 und 45 besteht
in der Verringerung der Leckölverluste
durch das Ausbilden einer Dichtfläche 49 an der Hülse, die
gemeinsam mit einer Ventilsitzfläche 50 in
dem Ventilgehäuse 35 dichtend
zusammenwirkt. Dadurch lässt
sich das Ausbilden der Spaltdichtung zwar nicht vollständig vermeiden,
jedoch ist die Spaltdichtung zwischen der zentralen Ausnehmung der
Hülse 44, 45 und
einem damit zusammenwirkenden Dichtabschnitt des Ventilkolbens 40 an
seinen Enden 46 und 47 ausgebildet. Die Spaltdichtung,
die unweigerlich einem Verschleiß unterliegt, kann somit ohne
eine aufwendige Behandlung des Ventilgehäuses 35 mit gehärteten Bauteilen realisiert
werden. Darüber
hinaus ist, wie es bereits erläutert
wurde, der Durchmesser der Spaltdichtung gegenüber einer herkömmlichen
Bauweise des Spülventils 21 verringert.
Zudem ist ein einfacher Austausch der beteiligten Bauteile möglich, so
dass ohne beispielsweise das Ventilgehäuse 35 ausbuchsen
zu müssen,
im Verschleißfall
eine Überarbeitung
des Spülventils 21 möglich ist.