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Die
Erfindung betrifft eine LUDV-Ventilanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1
und einen Ventilblock mit einer Vielzahl derartiger LUDV-Ventilanordnungen.
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Der
Grundaufbau derartiger LUDV-Ventilanordnungen ist beispielsweise
aus der
EP 0 566 449 A1 oder
EP 0 566 449 B1 bekannt.
Es handelt sich dabei um eine hydraulische Steueranordnung nach den
Last fühlenden
(load-sensing) Prinzip, bei dem eine Verstellpumpe in Abhängigkeit
vom höchsten Lastdruck
der betätigten
hydraulischen Verbraucher jeweils so eingestellt wird, dass der
Zulaufdruck um eine bestimmte Druckdifferenz über dem höchsten Lastdruck liegt. Den
hydraulischen Verbrauchern fließt
dabei das Druckmittel über
verstellbare Zumessblenden zu, die jeweils zwischen einer von der Verstellpumpe
abgehenden Pumpenleitung und dem jeweiligen Verbraucher angeordnet
sind. Durch jeweils den Zumessblenden nachgeschalteten Druckwaagen
wird erreicht, dass bei ausreichend gelieferter Druckmittelmenge
unabhängig
von den Lastdrücken
der hydraulischen Verbraucher eine bestimmte Druckdifferenz über die
Zumessblenden besteht, so dass die einem hydraulischen Verbraucher
zufließende
Druckmittelmenge nur noch vom Öffnungsquerschnitt
der jeweiligen Zumessblende abhängt.
Wird eine Zumessblende weiter geöffnet,
so muss mehr Druckmittel über
sie fließen,
um die bestimmte Druckdifferenz zu erzeugen. Die Verstellpumpe wird jeweils
so verstellt, dass sie die benötigte
Druckmittelmenge liefert. Man spricht deshalb auch von einer Bedarfsstromregelung.
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Die
den Zumessblenden nachgeschalteten Druckwaagen sind in Öffnungsrichtung
von dem Druck nach der jeweiligen Zumessblende und in Schließrichtung
von einem in einem rückwärtigen Steuerraum
anstehenden Steuerdruck beaufschlagt, der üblicherweise dem höchsten Lastdruck
aller hydraulischen Verbraucher entspricht. Wenn bei einer gleichzeitigen
Betätigung
mehrerer hydraulischer Verbraucher die Zumessblenden so weit auf
gemacht werden, dass die von der bis zum Anschlag verstellten Hydropumpe
gelieferte Druckmittelmenge kleiner ist als die insgesamt geforderte
Druckmittelmenge, werden die den einzelnen hydraulischen Verbrauchern
zufließenden
Druckmittelmengen unabhängig vom
jeweiligen Lastdruck der hydraulischen Verbraucher verhältnisgleich reduziert.
Man spricht deshalb von einer Steuerung mit lastunabhängiger Durchflussverteilung
(LUDV-Steuerung).
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Um
zu verhindern, dass die Last bei nicht hinreichendem Pumpendruck
absackt, ist jeweils im Druckmittelströmungspfad zwischen dem Verbraucher
und der diesem zugeordneten Druckwaagen ein Lasthalteventil angeordnet.
Dieses ist üblicherweise mit
einem Ventilkegel ausgeführt,
der bei einer Rückströmung von
Druckmittel vom Verbraucher in Richtung zur Zumessblende den Druckmittelströmungspfad
im Wesentlichen leckagefrei absperrt, so dass der Verbraucher bei
einer ungewollten Verringerung des Pumpendrucks nicht absacken kann.
Nachteilig bei dieser Lösung
ist es, dass ein erheblicher vorrichtungstechnischer Aufwand erforderlich
ist, um das oder die Lasthalteventile in den Ventilblock zu integrieren.
Des Weiteren erfordern diese Lasthalteventile eine komplexe Kanalführung und
nehmen erheblichen Bauraum in Anspruch, so dass eine kompakte Ausführung der
Ventilanordnung schwierig möglich ist.
Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass die Lasthalteventile einen
hohen hydraulischen Widerstand aufweisen.
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Um
diesen Nachteil auszuräumen,
wird in den Druckschriften
US
5,535,663 ,
EP
1 023 508 B1 und
US
5,067,389 vorgeschlagen, die dem jeweiligen Verbraucher
zugeordneten Individualdruckwaagen zweiteilig mit einem Ober- und
einem Unterteil auszuführen,
wobei das Unterteil als Lasthalteventil wirkt. Bei all diesen bekannten
Lösungen
ist die zweigeteilte Druckwaage nur mit hohem fertigungstechnischen Aufwand
herstellbar. Des Weiteren ist die Kanalführung zum Abgreifen des individuellen
Lastdrucks stromabwärts
der Zumessblende sehr komplex ausgeführt.
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Dem
gegenüber
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine LUDV-Ventilanordnung und
einen mit mehreren derartiger LUDV-Ventilanordnungen ausgeführten Ventilblock
zu schaffen, bei dem ein Absacken der Last mit geringem vorrichtungstechnischen
Aufwand und geringem hydraulischem Widerstand verhinderbar ist.
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Diese
Aufgabe wird hinsichtlich der LUDV-Ventilanordnung durch die Merkmalskombination
des Patentanspruches 1 und hinsichtlich des Ventilblocks durch die
Merkmalskombination des Patentanspruches 19 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird ausgehend
von dem nächstkommenden
Stand der Technik gemäß der
EP 0 566 449 B1 die
Druckwaage zweiteilig mit einem Oberteil und einem Unterteil ausgebildet,
wobei das Unterteil am Oberteil geführt ist. Dadurch lässt sich der
die Druckwaage aufnehmende Gehäuseabschnitt
wesentlich einfacher als bei den per se bekannten zweiteiligen Druckwaagen
ausführen,
bei denen das Ober- und das Unterteil jeweils im Gehäuse geführt sind.
Das Unterteil bildet dabei einen Schliesskörper zum Lasthalten und hat
eine Druckwaagensteuerkante, die den Drosselquerschnitt der Druckwaage
bestimmt.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
der Führungsdurchmesser
zwischen dem Oberteil und dem Unterteil kleiner als der Ventilsitzdurchmesser.
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Das
Oberteil kann entweder direkt im Gehäuse oder innerhalb einer ins
Gehäuse
eingesetzten Ventilbuchse geführt
sein. Dabei wird es bevorzugt, wenn der Außenführungsdurchmesser des Oberteils gleich
dem oder größer als
der Ventilsitzdurchmesser ist.
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Das
Unterteil der zweiteiligen Druckwaage wird vorzugsweise mit einem
Verbindungskanal ausgeführt,
der in einem vom Oberteil und vom Unterteil begrenzten Raum mündet, in
dem etwa der gleiche Druck wie am Druckwaageneingang anliegt.
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Die
Lastmeldung ist besonders einfach, wenn das Oberteil mit einer Steuerkante
ausgeführt ist, über die
eine Verbindung zur LS-Leitung aufsteuerbar ist.
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Diese
Steuerkante kann bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel durch eine Querbohrung ausgeführt sein,
in der eine Axialbohrung mündet,
die mit dem Raum zwischen dem Oberteil und dem Unterteil verbunden
ist.
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Zwischen
dem Ober- und dem Unterteil kann eine schwache Feder angeordnet
sein, die das Unterteil in Schließrichtung, d.h. hin zum Ventilsitz
beaufschlagt.
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Der
die Ventilkegel des die Lasthaltefunktion ermöglichenden Ventilteils kann
entweder am Unterteil oder gehäuseseitig
ausgebildet werden.
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Bei
der erstgenannten Alternative ist die ventilsitzseitige Stirnfläche des
Oberteils so zurückgesetzt,
dass der stromabwärts
des Ventilsitzes gelegene Teil des Ventilkegels druckausgeglichen
ist.
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Die
Regelung lässt
sich weiter verbessern, wenn am Unterteil Feinsteuerkerben ausgeführt sind.
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Das
Unterteil kann an einem Außenumfangsabschnitt
oder einem Innenumfangsabschnitt des Oberteils geführt sein.
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Während des
Betriebs der Druckwaage können
das Oberteil und das Unterteil aneinander anliegen, dabei kann das
Unterteil auf eine Innenstirnfläche
oder eine Außenstirnfläche des
Oberteils auflaufen.
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Eine
einem Verbraucher zugeordnete LUDV-Ventilanordnung hat vorzugsweise
ein stetig verstellbares Wegeventil mit einem die Zulaufmessblende
ausbildenden Geschwindigkeitsteil und einem stromabwärts der
Druckwaage angeordneten Richtungsteil, über das ein Druckmittelströmungspfad
von der Druckwaage zu einem Verbraucheranschluss und von einem anderen
Verbraucheranschluss zu einem Tank aufsteuerbar ist.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
ist dem zweigeteilten Druckwaagenschieber eine Dämpfungseinrichtung zugeordnet,
so dass hochfrequente Druckschwankungen gedämpft werden können.
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Bei
einer konkreten Lösung
ist diese Dämpfungseinrichtung
durch eine Düsenbohrung
gebildet, über
die ein Rückraum
des Druckwaagenschiebers mit der LS-Leitung verbunden ist. Diese
Düsenbohrung
ist unabhängig
davon geöffnet,
ob über
den Druckwaagenschieber der höchste
Lastdruck in die LS-Leitung gemeldet wird oder nicht.
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Zur
Verbesserung der Funktion der Druckwaage kann der Druckwaagenschieber
mit Schiebesitz ausgeführt
sein.
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Der
Ventilblock, beispielsweise eines mobilen Arbeitsgerätes, ist
vorzugsweise in Scheibenbauweise mit mehreren derartigen LUDV-Ventilanordnungen
ausgeführt.
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Schnittdarstellung einer Ventilscheibe eines LUDV-Ventilblocks;
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2 eine
Druckwaage für
einen LUDV-Ventilblock gemäß 1;
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3 die
Druckwaage aus 2 in einer Lasthalteposition;
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4 ein
Ausführungsbeispiel
einer Druckwaage mit Feinsteuerkerben;
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5 ein
Ausführungsbeispiel
einer vereinfachten Druckwaage;
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6 eine
Druckwaage gemäß 5 in
einer Lasthalteposition;
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7 eine
Variante einer Druckwaage gemäß Ausführungsbeispiel
5;
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8 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer Druckwaage für
eine LUDV-Ventilanordnung
gemäß 1 und
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9 eine
Ausführungsform
mit Dämpfung.
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1 zeigt
einen Schnitt durch eine Ventilscheibe 1 eines Mobilsteuerblocks
eines mobilen Arbeitsgerätes,
beispielsweise eines Kompaktbaggers, Minibaggers, Baggerladers oder
Radladers. Über
die Ventilscheibe 1 kann ein Druckraum eines Verbrauchers,
beispielsweise eines Hydrozylinders mit einer LS-Pumpe und ein anderer
Druckraum dieses Verbrauchers mit einem Tank verbunden werden, um eine
Ausfahr- oder Einfahrbewegung des Hydrozylinders zu bewirken. Gemäß der Schnittdarstellung
hat die Ventilscheibe 1 ein Gehäuse 2, an dem ein
Arbeitsanschluss A und ein Arbeitsanschluss B ausgebildet sind,
an die der zugeordnete Verbraucher angeschlossen wird. Im Gehäuse 2 sind
ein stetig verstellbares Wegeventil 4 und eine LUDV-Druckwaage 6 aufgenommen.
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Das
stetig verstellbare Wegeventil
4 hat in etwa den gleichen
Grundaufbau, wie er in der
EP
0 566 449 B1 beschrieben ist, so dass hier lediglich die zum
Verständnis
erforderlichen Bauelemente beschrieben werden und im übrigen auf
den Stand der Technik zu LUDV-Ventilanordnungen verwiesen wird. Das
Wegeventil
4 hat einen Ventilschieber
8, der axial
verschiebbar in einer Ventilbohrung
10 aufgenommen ist
und über
eine Zentrierfederanordnung
12 in seine dargestellte Mittelposition
vorgespannt ist. Beide Endabschnitte des Ventilschiebers
8 kragen
aus dem Gehäuse
2 vor
und tauchen jeweils in einen Steuerraum
14 bzw.
16 ein,
der jeweils von an die Ventilscheibe
2 angeflanschten Ventilkappen
18,
20 begrenzt
ist, wobei die Zentrierfederanordnung
12 in dem in
1 linken
Steuerraum
14 aufgenommen ist. Die Ventilkappen
18,
20 sind
jeweils mit einem Steueranschluss y, z versehen, die jeweils an
Steuerleitungen angeschlossen sind, so dass durch Anlegen einer Steuerdruckdifferenz
der Ventilschieber
8 gegen die Kraft der Zentrierfederanordnung
12 aus seiner
dargestellten Mittelstellung ausgelenkt werden kann.
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Die
Ventilbohrung 10 ist in der Darstellung gemäß 1 von
links nach rechts in Radialrichtung zu einem ersten Tankraum 22,
einem ersten Vorlaufraum 24, einem ersten Druckwaagenablaufraum 26, einem
Zulaufraum 28, einem Druckraum 30, einem zweiten
Druckwaagenablaufraum 32, einem zweiten Vorlaufraum 34 und
einem zweiten Tankraum 36 erweitert. Die Tankräume 22, 36 sämtlicher
Ventilscheiben 1 des Ventilblocks sind mit einem Tankanschluss T
verbunden. Der Vorlaufraum 24 ist über einen Arbeitskanal 38 mit
dem Arbeitsanschluss A und der Vorlaufraum 34 über einen
Arbeitskanal 40 mit dem Arbeitsanschluss B verbunden. Die
beiden Druckwaagenablaufräume 26, 32 sind über einen
Bogenkanal 42 verbunden, der an den Ausgang der Druckwaage 6 angeschlossen
ist. Deren Eingang ist über einen
Druckwaagenkanal 44 an den Zulaufraum 28 angeschlossen.
Der Druckraum 30 ist über
einen Pumpenleitung mit dem Druckanschluss der genannten LS-Pumpe
verbunden. Die Ansteuerung dieser LS-Pumpe erfolgt in Abhängigkeit
vom höchsten Lastdruck
aller an den Ventilblock angeschlossenen Verbraucher. Dieser höchster Lastdruck
wird über eine
Wechselventilkaskade von den Verbrauchern abgegriffen und liegt
in einem LS-Kanal 46 an. Am Ventilschieber 8 sind
durch eine Vielzahl von Ringnuten ein Tankbund 48, ein
dazu benachbarter Arbeitsbund 50, ein mittlerer Messblendenbund 52,
ein weiterer Arbeitsbund 54 und ein weiterer Tankbund 58 ausgebildet,
wobei die beiden Tankbünde 48, 56 die Endabschnitte
des Ventilschiebers 8 ausbilden, in die Anker 58, 60 eingeschraubt
sind, an denen beispielsweise die Zentriervorrichtung 12 abgestützt ist
und die in die Steuerräume 14, 16 eintauchen.
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Die
genannten Bünde
sind mit einer Arbeitssteuerkante 58, einer Arbeitssteuerkante 60,
Messblendensteuerkanten 62, 64, einer weiteren
Arbeitssteuerkante 66 bzw. einer weiteren Tanksteuerkante 68 ausgeführt, wobei
die Steuerkanten 68, 64, 62 und 58 mit
Feinsteuerkerben ausgeführt
sind. In der dargestellten Grundposition ist die Verbindung zwischen den
Arbeitsanschlüssen
A, B und den Tankräumen 22, 36 sowie
dem Druckraum 30 abgesperrt. Durch Verschieben des Ventilschiebers 36 nach
links (Ansicht nach 1) wird über die Messblendensteuerkante 62 des
Ventilschiebers 8 ein Messblendenquerschnitt aufgesteuert,
der den Druckmittelvolumenstrom und somit die Betätigungsgeschwindigkeit des
Verbrauchers bestimmt. Das Druckmittel kann dann vom Druckraum 30 über die
aufgesteuerte Zumessblende in den Zulaufraum 28 strömen und
wird dann über
die zweigeteilte Druckwaage 6 soweit angedrosselt, dass
am Druckwaagenausgang der individuelle Lastdruck und am Druckwaageneingang
ein etwa dem höchsten
Lastdruck entsprechender Druck anliegt. Das Druckmittel kann dann
durch den über die
Arbeitssteuerkante 66 aufgesteuerten Querschnitt eines
Richtungsteils vom Bogenkanal 42 in den zweiten Vorlaufraum 34 und
von dort über
den Arbeitskanal 40 und den Anschluss B zum Druckraum des
angeschlossenen Verbrauchers strömen. Das
aus dem anderen Druckraum des Verbrauchers verdrängte Druckmittel strömt über den
Arbeitsanschluss A, den Arbeitskanal 38, den Vorlaufraum 24 und
den über
die Tanksteuerkante 58 des Richtungsteils aufgesteuerten
Querschnitt in den ersten Tankraum 22 und von dort über den
Tankanschluss (nicht dargestellt) zum Tank ab. Die Druckmittelversorgung
des an den Arbeitsanschluss A angeschlossenen Druckraums erfolgt
in entsprechender Weise durch Verschieben des Ventilschiebers 8 aus
seiner dargestellten Mittelstellung nach rechts.
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Der
Aufbau der zweiteiligen Druckwaage 6 wird anhand der weiteren
Figuren detailliert erläutert.
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2 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel einer
Druckwaage 6, die bei einer Schaltung gemäß 1 verwendbar
ist. Diese Druckwaage 6 ist in eine im Bogenkanal 52 mündende abgestufte
Druckwaagenbohrung 70 eingesetzt und hat beim dargestellten Ausführungsbeispiel
eine in die Druckwaagenbohrung 70 eingeschraubte Ventilbuchse 72,
die über Dichtungen
zum Bogenkanal 42 und nach außen hin abgedichtet ist. Ein
radial erweiterter, mit einem Einschraubgewinde versehener Kopf 74 ist
in Axialrichtung versetzt zu einer Ringstirnfläche der Druckwaagenbohrung 70 ausgeführt, so
dass ein Ringraum 76 gebildet ist, in den der LS-Kanal 46 einmündet. Die Ventilbuchse 72 hat
eine als Sackloch ausgeführte Führungsbohrung 78,
in der ein Druckwaagenschieber 80 abschnittsweise geführt ist.
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Erfindungsgemäß ist dieser
Druckwaagenschieber 80 zweiteilig mit einem Oberteil 82 und
einem Unterteil 84 ausgeführt. Das etwa tassenförmig ausgebildete
Oberteil 82 ist entlang seines Außenumfangs in der Führungsbohrung 78 geführt und
liegt in der dargestellten Grundposition mit seiner Stirnfläche 86 an
dem Boden der als Sackloch ausgeführten Führungsbohrung 78 an.
An dieser Stirnfläche 86 sind
Aussparungen 88 angeordnet, so dass der Raum zwischen der
Stirnfläche 86 und
dem Boden der Führungsbohrung 78 über nicht
dargestellte feine Nuten am Außenumfang
und eine Radialbohrung 90 mit dem LS-Kanal 46 verbunden
ist. Somit ist die Stirnfläche 86 des
Oberteils 82 stets mit dem im LS-Kanal 46 anliegenden
höchsten
Lastdruck aller angesteuerten Verbraucher beaufschlagt.
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Das
tassenförmige
Oberteil 82 hat einen Innenraum mit einem Boden 92 und
einer zylindrischen Innenumfangswand 94, entlang der ein
Führungsvorsprung 96 des
Unterteils 84 geführt
ist. Dieses hat einen gegenüber
dem Führungsvorsprung 96 radial vorspringenden,
pilzförmigen
Ventilkegel 98, der gegen eine Sitzkante 100 im
Gehäuse 2 vorgespannt ist. Über diesen
Ventilsitz ist die Verbindung vom Bogenkanal 42 zum Druckwaagenkanal 44 sperrbar,
so dass kein Druckmittel von dem mit der Pumpe verbundenen Verbraucheranschluss
abströmen
kann. Das Unterteil 84 ist mit einer sich zum Oberteil 82 hin radial
erweiterten axialen Durchgangsbohrung 102 ausgeführt, über die
der Druckwaagenkanal 44 mit einem zwischen dem Unterteil 84 und
dem Oberteil 82 ausgebildeten Raum 104 verbunden
ist. Dieser ist in der dargestellten Grundposition (kein Verbraucher angesteuert,
Pumpe nicht ausgeschwenkt) über
eine Axialbohrung 106 und eine Querbohrung 108 des Oberteils 82 mit
der Radialbohrung 90 verbunden. D.h. in dieser Position
des Oberteils 82 wird der im Druckwaagenkanal 44 anliegende
Druck stromaufwärts
der Druckwaage 6 in den LS-Kanal 46 gemeldet – eine derartige
Position des Oberteils wird sich dann einstellen, wenn der Lastdruck
des an die Arbeitsanschlüsse
A, B angeschlossenen Verbrauchers der höchste Lastdruck aller Verbraucher
ist. Wie im Folgenden noch näher
erläutert,
wird in diesem Fall allerdings das Unterteil 84 durch den
Druck im Druckwaagenkanal 44 von der Sitzkante 100 abgehoben
und die Druckwaage vollständig
aufgesteuert, so dass der Druck im Bogenkanal 42 gleich
dem höchsten
Lastdruck im Druckwaagenkanal 44 ist.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist
zwischen dem Oberteil 82 und dem Unterteil 84 eine
vergleichsweise schwache Feder 110 angeordnet, die sich
einerseits am Boden 92 des Oberteils und andererseits an
einer Ringstirnfläche
der Durchgangsbohrung 102 des Unterteils 84 abstützt und
somit dieses in seine Schließstellung
vorspannt. Die Ringstirnfläche 112 ist
angefast, so dass sie nicht vollflächig auf die Rückseite
des vom Ventilsitz 100 abhebenden Ventilkegels 93 aufliegen
kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Ventilsitzdurchmesser V gleich dem Außendurchmesser D des Oberteils 82,
d.h. demjenigen Durchmesser, mit dem das Oberteil 82 in
der Ventilbuchse 72 geführt ist.
Des Weiteren ist der Außendurchmesser
d des Führungsvorsprungs 96 des
Unterteils 84 kleiner als der Ventilsitzdurchmesser V.
Dieses Teilmerkmal ist auch bei allen anderen in der Folge beschriebenen Ausführungsbeispielen
erfüllt.
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Falls
einige der an den Mobilsteuerblock angeschlossenen Verbraucher mit
Druckmittel versorgt werden, liegt im LS-Kanal 46 der höchste Lastdruck an,
so dass das Oberteil 82 gegen die Kraft der vergleichsweise
schwachen Feder und gegen den Druck im Raum 104 aus der
dargestellten Position nach unten in die in 3 dargestellte
Anlageposition ans Unterteil verschoben ist. Die Radialbohrung 90 wird
dabei von einer durch die Querbohrung 108 ausgebildete
Steuerkante 109 des Oberteils 82 zugesteuert und
die Stirnfläche 86 über die
Radialbohrung 90 mit dem Druck in LS-Kanal 46 beaufschlagt.
Die geringfügige
Leckage von der Querbohrung 108 in den von der Stirnfläche 86 begrenzten
rückwärtigen Steuerraum 113 (siehe 3)
ist vernachlässigbar.
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Die
in 3 gezeigte Position stellt sich beispielsweise
dann ein, wenn der zugeordnete Verbraucher nicht mit Druckmittel
versorgt ist oder – wie eingangs
beschrieben – der
Druck im Druckwaagenkanal 44 unter den individuellen Lastdruck
im Bogenkanal 42 absinkt. Bei angesteuertem Verbraucher, d.h.
bei Verschieben des Ventilschiebers 8 des Wegeventils 4 aus
seiner in 1 dargestellten Grundposition,
wirkt ein dem höchsten
Lastdruck entsprechender oder etwas höherer Druck im Druckwaagenkanal 44,
so dass der Ventilkegel 98 mit seiner dem Ventilsitzdurchmesser
V entsprechenden Fläche
in Öffnungsrichtung
beaufschlagt ist. Die jenseits der Sitzkante 100 angeordneten
Flächenbereiche
des Ventilkegels 98 sind durch die Anfasung 112 druckausgeglichen.
Die Stirnfläche 86 hat
den Durchmesser D, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel gleich dem Ventilsitzdurchmesser
V ist. Durch den etwas grösseren
in Öffnungsrichtung
wirkenden Druck im Druckwaagenkanal 44 wird der Ventilkegel 98 von der
Sitzkante 100 abgehoben, wobei das Oberteil 82 etwa
in seiner dargestellten Anlageposition am Unterteil 84 bleibt,
solange die Druckdifferenz zwischen Druck im Druckwaagenkanal 44 und
dem höchsten Lastdruck 46 größer als
die Kraft der Feder 110 ist.
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Beim
Absinken des Drucks im Druckwaagenkanal 44 wird die Lasthaltefunktion
wirksam, wobei der Ventilkegel 98 durch die Kraft der Feder 110 in
seine Schließposition
gegen die Sitzkante 100 bewegt wird, so dass eine Rückströmung vom
Bogenkanal 42 zum Druckwaagenkanal 44 verhindert
wird.
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In
dem Fall, an dem zugeordneten Verbraucher der höchste Lastdruck anliegt, ist
die Druckwaage vollständig
aufgesteuert und der Druck im Bogenkanal entspricht dem höchsten Lastdruck.
Das Oberteil 82 und das Unterteil 84 werden gemeinsam
gegen den Druck im LS-Kanal 46 nach oben verschoben bis
die Steuerkante 109 die Verbindung zur Radialbohrung 90 aufsteuert,
so dass der dem höchsten Lastdruck
entsprechende Druck im Druckwaagenkanal 44 über die
Durchgangsbohrung 102, die Axialbohrung 106, die
Querbohrung 108 und die Radialbohrung 90 in den
LS-Kanal 46 gemeldet
wird. Dabei liegen das Unterteil 84 und das Oberteil 82 nicht
exakt aneinander, sondern sind um einen der Federkraft entsprechenden
Bereich 110 zueinander beabstandet.
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In
den Regelpositionen der Druckwaage 6 ist deren Drosselquerschnitt
durch den Ringspalt zwischen Sitzkante 100 und dem Außenumfang
des Ventilkegels bestimmt. Um das Regelverhalten zu verbessern,
können
gemäß 4 Feinsteuerkerben 114 ausgebildet
werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist der Ventilkegel 98 mit im Vergleich zum Ausführungsbeispiel
gemäß 2 geringerer
Axiallänge
ausgebildet. Im Anschluss an den Ventilkegel 98 ist ein
Schiebervorsprung 116 ausgebildet, der mit den Feinsteuerkerben 114 versehen
ist. Dieser Schiebervorsprung 116 liegt mit seinem Außenumfang
gleitend an einer Sitzschieberfläche 118 des
Gehäuses 2 an.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist
der Ventilsitzdurchmesser V gleich dem Außendurchmesser D des Oberteils 82 und
damit des Durchmessers der Führungsbohrung 78.
Das Unterteil 84 ist bei diesem Ausführungsbeispiel demnach als
Ventilschieber ausgeführt.
Im Übrigen
entspricht dieses Ausführungsbeispiel
dem vorbeschriebenen gemäß den 2 und 3,
so dass weitere Erläuterungen
entbehrlich sind.
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5 zeigt
eine vereinfachte Variante, bei der auf die Ventilbuchse 72 verzichtet
wird. Bei dieser Variante ist das Oberteil 82 direkt in
der Druckwaagenbohrung 70 geführt, die von einer Verschlussschraube 120 verschlossen
ist, deren Geometrie etwa derjenigen des Kopfs 74 der Ventilbuchse
entspricht, so dass wiederum ein Ringraum 76 ausgebildet
wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist der geführte
Außendurchmesser
D des Oberteils 82 etwas größer als der Ventilsitzdurchmesser
V ausgeführt, um
den Einbau des Unterteils mit dem Ventilkegel 98 zu ermöglichen.
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Wie 6 entnehmbar
ist, liegt bei diesem Ausführungsbeispiel
das Oberteil 82 in seiner Anschlagposition nicht auf der
Rückseite
des pilzförmigen
Ventilkegels 98 auf, sondern eine ringförmige Stirnfläche 121 des
Führungsvorsprungs 96 läuft auf den
Boden 92
der Sacklochbohrung des Oberteils 82 auf,
so dass die Ringstirnfläche 112 zur
Rückseite
des Ventilkegels 98 beabstandet ist. Im Übrigen entspricht
die Funktion und der Aufbau des Ausführungsbeispiels gemäß 6 demjenigen
aus 2, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind.
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In 7 ist
eine Variante des in den 5 und 6 dargestellten
Ausführungsbeispiels
gezeigt, wobei der Ventilkegel 98 am Gehäuse 2 und die
Sitzkante 100 in kinematischer Umkehr am Unterteil 84 ausgebildet
ist, wobei der Ventilsitzdurchmesser V bei diesem Ausführungsbeispiel
gleich dem geführten
Außendurchmesser
D des Oberteils 82 ist, so dass die Kräfteverhältnisse in etwa die gleichen
wie beim Ausführungsbeispiel
gemäß 2 sind,
während
bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß den 5 und 6 aufgrund
des mit Bezug zu V größeren Durchmessers
D die in Schließrichtung
wirkenden Kräfte
vergrößert sind,
so dass bei diesem Ausführungsbeispiel
die Differenz zwischen dem Druck im Druckwaagenkanal 44 und
im LS-Kanal 46 größer als bei
den sonstigen Ausführungsbeispielen
sein muss.
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Bei
den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen
ist das Unterteil 84 stets innerhalb des Oberteils 82 geführt. 8 zeigt
ein Ausführungsbeispiel, bei
dem das Unterteil 84 mit seinem Führungsvorsprung 96 auf
dem Außenumfang
eines Führungsbunds 122 des
Oberteils 82 geführt
ist, der gegenüber
einem direkt in der Druckwaagenbohrung 70 geführten Führungsteil 124 radial
zurückgesetzt
ist. Der Führungsvorsprung 96 läuft bei
diesem Ausführungsbeispiel
mit seiner oben liegenden ringförmigen
Stirnfläche 121 auf
die Radialschulter zwischen dem Führungsbund 122 und
dem Führungsteil 124 auf.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die Sitzkante 100 am Unterteil 84 und der
Kegel 98 gehäuseseitig
ausgeführt.
Des Weiteren entspricht der Ventilsitzdurchmesser V dem Führungsdurchmesser
des Oberteils 82, d.h. dem Außendurchmesser D des Führungsteils 124 bzw.
dem Durchmesser der Druckwaagenbohrung 70. Die Querbohrung 108 verläuft bei
diesem Ausführungsbeispiel
senkrecht zur Zeichenebene, so dass entsprechend auch der LS-Kanal
nicht sichtbar ist. Der Aufbau entspricht jedoch im Übrigen im
Wesentlichen den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen, insbesondere
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 7.
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Die
Führungen
für Ober-
und Unterteile 82, 84 sind jeweils dicht ausgeführt.
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9 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer gedämpften
Druckwaage. Der Grundaufbau dieses Ausführungsbeispiels entspricht
weitgehend demjenigen aus den 2 und 4,
so dass unter Verweis auf die diesbezüglichen Ausführungen
im Folgenden nur die wesentlichen Unterschiede erläutert werden.
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Auch
das Ausführungsbeispiel
einer LUDV-Druckwaage 6 gemäß 9 hat eine
Ventilbuchse 72, entlang deren Führungsbohrung 78 das Oberteil 82 des
Druckwaagenschiebers 80 axial verschiebbar geführt ist.
Das Unterteil 84 taucht mit seinem Führungsvorsprung 96 in
das tassenförmige Oberteil 82 ein
und trägt
an seinem in 9 unten liegenden Endabschnitt
einen Ventilkörper,
der, wie das Ausführungsbeispiel
gemäß 4 mit
Schiebesitz ausgeführt
ist. Demzufolge hat der Schließkörper, ähnlich wie
bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen
einen Ventilkegel 98, an den sich in Axialrichtung zum
Druckwaagenkanal 44 hin ein Schiebervorsprung 116 anschließt. Der
Ventilkegel 98 wirkt mit einem Sitz 128 zusammen,
während
der Außenumfang
des Schieberabschnitts 126 entlang einer Sitzschieberfläche des
Druckwaagenkanals 44 geführt ist, so dass durch eine über eine
Anschrägung
gebildete Steuerkante 132 der Öffnungsquerschnitt der Druckwaage
bestimmt ist. Die Steuerkante 132 kann wie das Ausführungsbeispiel
gemäß 4 mit
Steuerkerben ausgeführt
sein, die den Anfangsöffnungsquerschnitt
der Druckwaage bestimmen. Im Schiebervorsprung 116 münden eine
oder mehrere Diagonalbohrungen 134, die über eine
Mittelbohrung 136 mit dem Raum 104 zwischen dem Oberteil 82 und
dem Unterteil 84.
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In
einem den Führungsvorsprung 96 umgreifenden
Ringmantel 138 des Oberteils 82 sind Durchbrüche 140 vorgesehen,
die in einer Ringnut 142 münden. Diese kann zum Melden
des höchsten
Lastdrucks in den LS-Kanal 46 mit der in der Ventilbuchse 72 ausgebildeten
Radialbohrung 90 in Überdeckung gebracht
werden. In der Darstellung gemäß 9 ist diese
direkte Verbindung zwischen dem Raum 104 und dem LS-Kanal 46 gerade
nicht oder mit einem minimalen Öffnungsquerschnitt
aufgesteuert.
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Zwischen
der rückwärtigen Stirnfläche 86 und
einer Innenstirnfläche 144 der
Führungsbohrung 78 ist
ein Rückraum 146 begrenzt,
der über
eine Düsenbohrung 148 mit
dem LS-Kanal 46 verbunden ist. Diese Verbindung ist unabhängig von
der Axialposition des Oberteils 82 stets geöffnet.
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In
der Darstellung gemäß 9 ist
die Druckwaage 6 in einer Regelposition dargestellt, in der über die
Steuerkante 132 ein Drosselquerschnitt aufgesteuert ist,
während
rückseitig
der LS-Druck wirkt und der Druckwaagenschieber 80 in Öffnungsrichtung
vom Druck im Druckwaagenkanal 44 beaufschlagt ist. Im Innenraum 104 wirkt über die
Bohrungen 134, 136 der Druck im Bogenkanal 42,
der auch auf die Rückseite
des Ventilkegels 98 wirkt und das Oberteil 82 in Öffnungsrichtung
beaufschlagt.
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Um
sowohl die Düsenbohrung 148 und
die dazu im Axialabstand angeordnete Radialbohrung 90 mit
dem LS-Kanal 46 verbinden zu können, ist dieser nach unten,
hin zur Radialbohrung 90 mit einer Verbindungskammer 150 ausgeführt.
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Die
Dämpfung
des Druckwaagenschiebers 80 in seinen Regelpositionen erfolgt
dadurch, dass bei einer Axialverschiebung des Oberteils 82 Druckmittel
aus dem Rückraum 146 über die
Düsenbohrung 148 zum
LS-Kanal verdrängt
oder aus diesem nachströmen
muss.
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Auch
bei diesem Ausführungsbeispiel
ist der Ventilsitzdurchmesser V gleich dem Aussendurchmesser D des
Oberteils und der Durchmesser d des Führungsvorsprungs 96 kleiner
als V und D ausgeführt.
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Hinsichtlich
der Funktion der in 9 dargestellten Druckwaage 6 kann
auf die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele
verwiesen werden.
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Offenbart
sind eine LUDV-Ventilanordnung und ein Ventilblock mit einer Vielzahl
derartiger LUDV-Ventilanordnungen mit zweiteiliger Druckwaage. Ein
Unterteil eines Druckwaagenschiebers ist dabei an einem Oberteil
geführt,
wobei das Unterteil mit einem gehäusefesten Abschnitt der Ventilanordnung einen
Ventilsitz einer Lasthalteeinrichtung ausbildet.
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- 1
- Ventilscheibe
- 2
- Gehäuse
- 4
- Wegeventil
- 6
- LUDV-Druckwaage
- 8
- Ventilschieber
- 10
- Ventilbohrung
- 12
- Zentrierfederanordnung
- 14
- Steuerraum
- 16
- Steuerraum
- 18
- Ventilkappe
- 20
- Ventilkappe
- 22
- 1.
Tankraum
- 24
- Vorlaufraum
- 26
- Druckwaagenablaufraum
- 28
- Zulaufraum
- 30
- Druckraum
- 32
- Druckwaagenablaufraum
- 34
- 2.
Vorlaufraum
- 36
- 2.
Tankraum
- 38
- Arbeitskanal
- 40
- Arbeitskanal
- 42
- Bogenkanal
- 44
- Druckwaagenkanal
- 46
- LS-Kanal
- 48
- Tankbund
- 50
- Arbeitsbund
- 52
- Messblendenbund
- 54
- Arbeitsbund
- 56
- Tankbund
- 58
- Tanksteuerkante
- 60
- Arbeitssteuerkante
- 62
- Messblendensteuerkante
- 64
- Messblendensteuerkante
- 66
- Arbeitssteuerkante
- 68
- Tanksteuerkante
- 70
- Druckwaagenbohrung
- 72
- Ventilbuchse
- 74
- Kopf
- 76
- Ringraum
- 78
- Führungsbohrung
- 80
- Druckwaagenschieber
- 82
- Oberteil
- 84
- Unterteil
- 86
- Stirnfläche
- 88
- Aussparung
- 90
- Radialbohrung
- 92
- Boden
- 94
- Innenumfangswand
- 96
- Führungsvorsprung
- 98
- Ventilkegel
- 100
- Sitzkante
- 102
- Durchgangsbohrung
- 104
- Raum
- 106
- Axialbohrung
- 108
- Querbohrung
- 109
- Steuerkante
- 110
- Feder
- 112
- Ringstirnfläche
- 114
- Feinsteuerkante
- 116
- Schiebervorsprung
- 118
- Sitzschieberfläche
- 120
- Verschlussschraube
- 121
- Stirnfläche
- 122
- Führungsbund
- 124
- Führungsteil
- 128
- Sitz
- 132
- Steuerkante
- 134
- Diagonalbohrung
- 136
- Mittelbohrung
- 138
- Ringmantel
- 140
- Durchbruch
- 142
- Ringnut
- 144
- Innenstirnfläche
- 146
- Rückraum
- 148
- Düsenbohrung
- 150
- Verbindungskammer